- •Иркутского государственного технического университета
- •2202 “Автоматизированные системы обработки информации и управления ”
- •Раздел 1 Погрешности вычислений
- •Причины возникновения погрешностей
- •Лабораторная работа 1
- •Вспомогательные материалы
- •5.1 Разработка программы в MathCad
- •Раздел 2 Численные методы решения систем линейных алгебраических уравнений
- •Решение систем линейных алгебраических уравнений методом Гаусса
- •Решение систем линейных алгебраических уравнений методом итераций
- •Лабораторная работа 2 Решение систем линейных алгебраических уравнений методом Гаусса
- •Вспомогательные материалы
- •Пример программы в MathCad
- •Лабораторная работа 3 Решение систем линейных алгебраических уравнений методом итераций
- •Раздел 3 Решение нелинейных уравнений
- •Итерационный метод решения нелинейных уравнений
- •Лабораторная работа 4 Решение нелинейных уравнений
- •Раздел 4
- •1. Первая интерполяционная формула Ньютона
- •3. Оценки погрешностей интерполяционных формул Ньютона
- •4. Интерполяционная формула Лагранжа
- •6 Обратное интерполирование
- •Блок-схема программы построения кубического сплайна и построения полинома Лагранжа представлены на рис. 4.3 и рис. 4.4
- •Лабораторная работа 5 Методы интерполирования функций
- •Раздел 5
- •Квадратурные формулы интерполяционного типа (формулы Ньютона - Котеса)
- •Формула прямоугольников
- •Формула трапеций
- •Формула Симпсона
- •Оценка погрешности квадратурных формул
- •Квадратурные формулы Гаусса
- •Блок-схемы решения задачи рассмотренными методами приведены на рис. 5.4 и 5.5.
- •Лабораторная работа 6 Методы численного интегрирования
- •Раздел 6 Численное решение обыкновенных дифференциальных уравнений
Вспомогательные материалы
Пример вычисления функции f(x) = Sin(x) с заданной точностью
eps = 0.000001
X = 0.5
1. Алгоритм решения задачи
В сумму, предварительно обнуленную, заносится первый член ряда.
Сумма сравнивается с точным значением функции. Если погрешность (модуль разности суммы и точного значения ) не превосходит допустимого значения, задача считается решенной. В противном случае – переход к следующему шагу.
С помощью рекуррентной формулы вычисляется следующий член ряда и добавляется к сумме.
Переход на пункт 1.2.
2. Вывод рекуррентного соотношения
(При выводе данного соотношения в общем члене ряда индекс i заменяется на i+1, полученный i+1-й член делится на предыдущий)
3. Программа для вычисления синуса
(При выполнении лабораторной работы разработка программы на языках высокого уровня не требуется! Программа приведена только для лучшего понимания алгоритма ).
Program Lsb1;
{****************************************************************
ПОГРЕШНОСТИ ВЫЧИСЛЕНИЙ
****************************************************************}
Uses Crt;
Var
x,e,eps,a0,a1,r,s,y,z: real ;
i,n,k: integer ;
BEGIN
ClrScr ;
WRITE( ' Введите Х = ' ) ;
READLN (x) ;
WRITE ( ' Введите е = ') ;
READLN ( e ) ;
y:= Sin( x ) ;
WRITELN ( ' SIN (x) = ' , y ) ;
WRITELN ;
a0:= x ;
i:= 0 ;
eps:= y - a0 ;
WRITELN ( ' N' , ' S ' , ' E' );
WRITELN (' ' , i+1 , ' ' , a0 , ' ' , eps ) ;
r:= - x*x ;
i:= 1 ;
s:= a0;
REPEAT
n:= 2*i ;
z:= n*(n+1) ;
a1:= r *a0/z ;
s:= s+a1 ;
eps:= y-s ;
WRITELN (' ' , i+1 , ' ' , s , ' ' , eps ) ;
a0:= a1 ;
i:= i+1 ;
UNTIL abs ( eps) < e ;
END.
Результаты работы программы
Введите X = 0.5
Введите е = 0.0000001
SIN ( x ) = 4.7942553860E-01
N S E
1 5.0000000000E-01 -2.0574461396E-02
2 4.7916666667E-01 2.5887193760E-04
3 4.7942708333E-0.1 -1.5447290025E -06
4 4.7942553323E-0.1 5.3701114666E- 09
4. Пример вычисления синуса в системе Excel
|
пример вычисления SIN(X) в Exсel |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
текущий член суммы |
сумма |
точное знач. |
погрешность |
x * x |
|
"-x^2/((2*i)(2*i+1)) * A[i-1] |
S[i]= S[i-1] + A[i] |
Sin(x) |
Sin(x) - S(i) |
x^2 |
|
|
|
|
|
|
|
Формулы, занесенные в соответствующие столбцы второй строки (строка 1) |
|
|
|
|
|
"=-($F$11)*B11/(2 *A12*(2*A12+1))" |
"=C11+ B12" |
|
"=$D$11 - C12" |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0,5 |
0,5 |
0,479425539 |
-0,020574461 |
0,25 |
1 |
-0,020833333 |
0,479166667 |
|
2,58872E-04 |
|
2 |
2,60417E-04 |
0,479427083 |
|
-1,54473E-06 |
|
3 |
-1,55010E-06 |
0,479425533 |
|
5,37008E-09 |
|
4 |
5,38229E-09 |
0,479425539 |
|
-1,22129E-11 |
|
5 |
-1,22325E-11 |
0,479425539 |
|
1,95954E-14 |
|
6 |
1,96033E-14 |
0,479425539 |
|
0 |
|
7 |
-2,33373E-17 |
0,479425539 |
|
0 |
|
8 |
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
5. Решение задачи в системе Mathcad с использованием палитры программирования