- •Гоу впо «Кемеровский государственный университет»
- •Методы вычислений
- •Предисловие
- •Тема 1. Элементы теории погрешностей
- •1.1. Определения
- •1.2. Абсолютная и относительная погрешности
- •1.3. Значащие цифры и число верных знаков
- •1.4. Погрешности арифметических действий
- •1.5. Погрешность вычисления функции
- •Задания
- •Варианты
- •Тема 2. Интерполирование
- •2.1. Постановка задачи интерполирования
- •2.2. Интерполяционный многочлен Лагранжа
- •2.3. Интерполяционная формула Гаусса
- •2.4. Сплайн- интерполяция
- •2.5. Линейный сплайн
- •Таким образом, линейный сплайн имеет вид
- •2.6. Параболический сплайн
- •2.7. Кубический сплайн
- •Задания
- •Варианты функций
- •Тема 3. Численное интегрирование
- •3.1. Постановка задачи интегрирования
- •3.2. Квадратурные формулы
- •3.3. Выбор шага интегрирования
- •3.4. Квадратурная формула Гаусса
- •Тогда формула Гаусса будет иметь вид
- •Задания
- •Варианты
- •Тема 4. Решение трансцендентных (нелинейных) уравнений
- •4.1. Отделение корней
- •4.2. Метод последовательных приближений (метод простой итерации)
- •4.3. Метод половинного деления (метод проб, метод дихотомии)
- •4.4. Метод пропорционального деления (метод хорд)
- •4.5. Метод Ньютона (метод касательных)
- •4.6. Метод Ньютона модифицированный
- •4.7. Метод Чебышева
- •Задания
- •Варианты уравнений
- •Тема 5. Решение спектральной задачи
- •5.1. Метод скалярных произведений
- •5.2. Метод вращения
- •Задания
- •Варианты матриц
- •Тема 6. Решение систем линейных алгебраических уравнений
- •6.1. Обусловленность матрицы
- •6.2. Метод Гаусса
- •6.3. Метод Гаусса с выбором главного элемента
- •6.4. Нахождение определителя и обращение матрицы с помощью метода Гаусса
- •6.5. Итерационные методы (метод Якоби, метод Зейделя, метод релаксации)
- •6.6. Оптимизация скорости сходимости итерационного процесса
- •6.7. Итерационные методы вариационного типа
- •6.8. Методы сопряженных направлений
- •Задания
- •Тема 7. Решение систем нелинейных алгебраических уравнений
- •7.1. Определения
- •Интеграл в правой части (8.4) вычисляется с помощью численной квадратуры
- •8.2. Метод Эйлера
- •8.3. Методы Рунге-Кутта
- •8.4. Метод Адамса
- •8.5. Метод Милна
- •Задания
- •Варианты
- •8.6. Краевая задача для обыкновенного дифференциального уравнения второго порядка
- •8.6.1. Интегро-интерполяционный метод
- •8.6.2. Метод прогонки
- •Задания
- •Варианты заданий
- •Тема 9. Методы решения дифференциальных уравнений в частных производных
- •9.1. Простейшие приемы построения разностных схем
- •9.2. Сходимость, аппроксимация, устойчивость разностных схем
- •9.3. Решение уравнения параболического типа
- •9.3.1. Явная разностная схема
- •9.3.2. Неявная разностная схема
- •9.3.3. Реализация метода разностной прогонки для уравнения параболического типа
- •Задание
- •Варианты
- •9.4. Решение уравнения эллиптического типа
- •9.4.1. Метод матричной прогонки
- •Задание:
- •Варианты
- •Содержание
- •Тема 7. Решение систем нелинейных алгебраических уравнений 40
- •Тема 8. Решение обыкновенных дифференциальных уравнений 43
- •Тема 9. Методы решения дифференциальных уравнений в частных производных 49
Задания
Определить:
предельную абсолютную погрешность по известным точным x и приближенным x* числам;
б) предельную относительную погрешность по известным точным x, приближенным x* числам или абсолютной погрешности (x*).
Определить верные и значащие цифры числа по известному приближенному числу x* и его абсолютной погрешности (x*).
Найти предельную абсолютную и относительную погрешности в приведенных двух функциях по заданным приближенным числам и их абсолютным погрешностям.
Варианты
№ 1
x= , x*= 6,63;
б) x*= 2137'; (x*)=2" .
x*=0,23845 ; (x*)=0,0001.
a) X= , a*= 3,456; (a*)= 0,002;b* =0,642; (b*)=0,0005; c*=7,12; (c*)= 0,02;
б) y= , =2,712 0,003; =0,0256 0,005.
№ 2
а) x=7/15 , x*=0,467;
б) x*=22,553 , (x*)= 0,016.
2. x*=12,3680 , (x*)=0,00007.
3. а) , a*=23,16, (a*)=0,02; b*=8,230, (b*)=0,005;
c* = 145,226, (c*)=0,08; d*=28,6, (d*)= 0,1; m*=0,25, (m*)=0,06;
б) y=x1 sin(x1) tg(x2), =0,256 0,005; =1,238 0,001.
№ 3
x= , x*=5,48;
б) x*=6,4257 , (x*)=0,0024.
x*=100,588000 , (x*)=0,000008.
a)V= , a*=8,51, (a*)=0,002; A*=23,42, (A*)=0,01; S*=45,80, (S*)=0,02; h*=3,81, (h*)= 0,08;
б) y= x1 sin(x1x2)+x2 cos(x2x3), =π/2,5 0,02; =π/6 0,006; =π/3,680,0007.
№ 4
а) x= ,x*=3,24;
б) x*=12,36858 , x= 12,36867.
x*=365,002300, (x*)=0,01.
a) , =27,16 0,02; =5,03 0,01; =3,6 0,2; =12,375 0,004; =86,20 0,05;
б) y= , =10,252 0,002; =12,365 0,009; =0,9560,02.
№ 5
а) x= ,x*=3,1622;
б) x*=0,36500 , (x*)=0,00005.
x*=100,87502 , (x*)=0,00001.
a) X= , =0,643, ( )=0,005; =2,17, ( )=0,02, =5,843, ( )=0,008;
б) y=1,2 x12 cos (x2)+ 8,68 x23 +sin2(x1 x3), =1,048 0,001; =36,06870,0005; =π/3 0,0006.
№ 6
а) x= , x*= 1,77245;
б) x*=17,8974, (x*)= 0,001.
x*= 2,718218, (x*)=0,00001.
a) S= , a*=21,1, (a*)= 0,2, b*=31,112,
(b*)= 0,005; h*=22,08, (h*)= 0,03;
б) y= +sin (x1 x2 x3), =12,361 0,005; = -0,936 0,009; =8,73610,003.
№ 7
а) x=6/7, x*=0,85716;
б) x*= 189,0026, (x*)= 0,0007.
x*= 0,0036001, (x*)= 0,000001.
a) : , =0,3575 0,0002, =2,63 0,01,
=0,854 0,005;
б) y= sin (x1 x2 sin (x2)), =5,36 0,02; =0,056 0,003.
№ 8
а) x= 2/21, x*= 0,095;
б) x*= 2,13654321, x= 2,13654231.
x*= 10,009000, (x*)= 0,000001.
a) V = h(3a2+h2), a*=2,456, (a*)=0,003; h*=1,768, (h*)=0,008
б) y=a1 sin2 (a2 ) cos (a1+a3), =12,365 0,001; =365,12 0,09; =0,0012365 0,00001.
№ 9
а) x= , x*= 2,19;
б) x*= 1928,192635, (x*)= 0,00001.
x*= 389,2300100, (x*)= 0,0001.
a) Y = , =16,342 0,001, =2,530,03, =38,176 0,002, =9,14 0,02, =3,61 0,04;
б) y=sin , =0,983 0,005, = -12,381 0,009, =13,9360,001.
№ 10
а) x=12/11, x*= 1,091;
б) x*= 0,000000935, (x*)= 10 -10.
x*= 0,00230003500, (x*)= 10 -13.
a) V = , *=3,149, (*)= 10 –3, D*= 54,9, (D*)= 10 –1, d*=8,235, (d*)=10 -2;
б) y= , =25,3687 10 –4, = 0,000635 10 –6,
=0,0000054 10 -7.
№ 11
а) x= , x*= 4,69;
б) x*= 2,3745 10 -4, (x*)= 10 -7.
x*= 1000,00300800, (x*)= 10 -5.
a) S = , *=3,15, (*)= 0,01, D*= 36,55,
(D*)= 0,08, d*=26,35, (d*)=0,02;
б) y= sin ( x1+x3)+sin2 x2+x1 x2 sin3 x3; = π/8 2 10 –4,
= π/16 8 10 –5, = π/32 3,5 10 -4.
№ 12
а) x=π/15, x*= 0,20943;
б) x*= 13,163845, (x*)= 2,5 10 -4.
x*= 0,0123691500, (x*)=10 -9.
a) , c*= 2,435, (c*)=0,1; *=0,15, (*)=0,03, *=1,275, (*)=0,008;
б) y= cos (x1+0,5 x2) - x1 x2 , = π/3,5 0,0003,
=0,638 0,001, =11,230,09.
№ 13
а) x= , x*= 4,4816;
б) x*= 225,86345, (x*)= 3,6 .10 -4.
x*= 13,05060700, (x*)= 3,8 .10 -6.
a) , m*= 1,6531, (m*)= 0,0003,
n*=3,78, (n*)=0,01, c*=0,156, (c*)= 0,08;
б) , = 1,32 0,03,
= 0,0325 0,001, = 5,3649 0,0004.
№ 14
а) x=65/23, x*= 2,8260;
б) x*= 102645,02, x= 102645.
x*= 0,003600, (x*)=0,000001.
a) X = , a*=3,85, (a*)=0,01, b*=2,0435,
(b*)=0,0004, c*=962,6, (c*)=0,1;
б) y= , =2,4368 0,0002,
=0,023 0,002, = - 0,356 0,0035, =265,00365 0,00008.
№ 15
а) x= 17/13, x*= 1,30769;
б) x*= 1,564379, (x*)= 3,8 10 -6.
x*= 20,6973000, (x*)= 3,8 10 -6.
a) Y = , =0,25 0,02; =3,68 0,08, =0,026 0,009, =12,1 0,9, =165,36584 0,00007;
б) y=cos (x1 cos (x2 cos x3)), =π/3 10 –3, =2 π /8 10 –6, = 0,002.