- •Рабочая учебная программа дисциплины «Численные методы в инженерных расчетах»
- •1. Цель и задачи дисциплины
- •1.2. Задачи изучения дисциплины.
- •2. Содержание дисциплины.
- •2.1. Введение.
- •Раздел 1. Теория погрешностей. Вычислительные алгоритмы.
- •Раздел 2. Численное решение нелинейных уравнений.
- •Раздел 3. Численное решение систем уравнений.
- •Раздел 4. Интерполирование и приближение функций.
- •Раздел 5. Решение разностных уравнений.
- •Раздел 6. Численное дифференцирование интегрирование функций.
- •Раздел 7. Численные методы решения обыкновенных дифференциальных уравнений.
- •Раздел 8. Численные методы решения уравнений с частными производными.
- •Раздел 9. Статистическое моделирование и обработка экспериментальных данных.
- •Раздел 10. Пакеты прикладных программ по вычислительной математике.
- •3. Виды работ с распределением времени.
- •4. Перечень тем лекционных и практических занятий.
- •5. Перечень тем, которые студенты должны проработать самостоятельно.
- •6. Перечень лабораторных работ.
- •7. Перечень контрольных работ
- •8. Информационно-методическое обеспечеие дисциплины
- •8.1. Основная литература
- •8.2. Дополнительная литература
- •8.3. Перечень компьютерных программ.
- •9. Краткие методические рекомендации самостоятельной работы по дисциплине.
- •Задание на контрольную работу.
- •Методические указания для студентов
- •Виды работ с распределением времени
- •Перечень тем лекционных и практических занятий
- •Перечень тем, которые студенты должны проработать самостоятельно
- •Перечень лабораторных работ
- •Задания и методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов-заочников 3 курса всех инженерно-технических специальностей (кроме 330200 эк, 330100 бжт). Введение
- •Лабораторная работа № 1 Приближенные вычисления.
- •Контрольные вопросы
- •Задание к лабораторной работе №1
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Лабораторная работа № 2 Решение уравнений с одной неизвестной
- •Задания к лабораторной работе № 2
- •Контрольные вопросы
- •Задание к лабораторной работе № 3
- •(Перед каждым двузначным числом таблицы подразумевается ноль с запятой, например: 0,10; 0,09; 0,73...)
- •Организация вычислений на пэвм с помощью
- •Контрольные вопросы
- •II. Подбор эмпирических формул Постановка и решение задачи
- •Контрольные вопросы
- •Задания к лабораторной работе № 5
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Методические указания по работе с системами
- •6.1.1. Управление системой.
- •Функциональные и специальные клавиши:
- •Ввод и редактирование выражений.
- •Редактирование формул.
- •Вставка текста.
- •6.1.2. Операторы и встроенные функции.
- •6.1.3. Простейшие вычисления.
- •6.1.4. Построение графиков.
- •6.1.5. Векторные и матричные операции.
- •6.1.6. Символьные операции.
- •6.1.7. Решение уравнений и систем.
- •6.1.8. Функции линейной и сплайн интерполяции.
- •Методические указания для преподавателей
- •Вопросы к дифференцированному зачету по дисциплине
- •Тесты промежуточного контроля по дисциплине «Численные методы в инженерных расчетах»
- •Тема 3: Интерполирование и приближение функций
- •Тема 4: Численное решение обыкновенных дифференциальтных уравнений.
- •Билеты и задачи для дифференцированного зачета по дисциплине «Численные методы в инженерных расчетах»
- •Задачи к билетам
Контрольные вопросы
Квадратурные формулы. Принцип их получения.
Формулы прямоугольников, трапеций, Симпсона.
Оценка погрешностей квадратурных формул. Метод двойного пересчета.
Сравнение квадратурных формул.
Применение определенного интеграла в математике и физике.
Вычисление определенного интеграла в системах MathCAD 6.0+и Maple VR4.
Задание к лабораторной работе № 3
Сосуд имеет форму полусферы радиусом R=1м. Он заполнен жидкостью с плотностью r=0,9 кг/л. Вычислить работу, которую нужно произвести, чтобы выкачать жидкость из сосуда. Определить, насколько уменьшится уровень жидкости, если будет произведена 1/5 часть всей работы.
! Указание. Уравнение сферы: x2 + y2 + z2=R2.
Бак имеет форму параболоида вращения. Радиус основания R=1м, глубина H=4м. Он заполнен жидкостью с плотностью r=0.7 кг/л. Вычислить работу, которую нужно произвести, чтобы выкачать жидкость из бака. Определить, на сколько уменьшится уровень жидкости, если будет произведена 1/3 часть работы.
! Указание. Уравнение параболоида вращения: x2+y2 =2pz.
Кривая задана уравнением y=x2 +e-4x+sin2x+1, £ x£4. Найти длину этой кривой и координаты точек, делящих кривую на три равные части. Построить график .
! Указание. Длина дуги плоской кривой вычисляется по формуле
L= ∙dx
Скорость тела при торможении дается формулой u = 30( – 2)t м/мин. Определить скорость тела в тот момент, когда пройдена половина тормозного пути. Построить график.
Скорость самолета при разгоне дается формулой u=30( +t‑1)км/час. Отрыв от Земли происходит при скорости 24 км/час. Определить, за какое время самолет преодолеет 2/3 дистанции разбега. Построить график.
Тело получено вращением кривой y=x2+sin2x+1, 0 £ x £ 3 вокруг оси абсцисс. Определить место вертикального распила, перпендикулярного оси абсцисс, делящего тело в отношении 1:3.
! Указание. Объем тела вращения вычисляется по формуле
Vx = p dx .
Кривая задана уравнением y=sin x + arctg x + x2, £ x £ 4. Определить длину кривой и координаты точки на кривой, которая делит эту длину в отношении 1:4 (см. указание к задаче 3). Построить график.
Плоская фигура ограничена линиями y= , y=x2 +1, x=4. Определить место разреза, делящего фигуру в отношении 2:1. Построить график.
! Указание. Площадь плоской фигуры, ограниченной сверху кривой y=f(x), вычисляется по формуле
S= dx .
Кривая задана уравнением y=x2 + +3cos2x+3, 0£ x £ 4. Найти площадь поверхности, образованной при вращении этой кривой вокруг оси Ox и уравнения плоскостей, перпендикулярных оси Ox и делящих поверхность вращения на три части равной площади.
! Указание. Площадь поверхности вращения вычисляется по формуле
Sx =2p dx.
Кривая, заданная уравнением y= +3cos2x+1, 0 £ x £ 4, вращается относительно оси Ox. Найти объем тела вращения и уравнение плоскости, перпендикулярной оси Ox и делящей этот объем пополам (см. указание к задаче 6).
Порядок выполнения работы
Получить допуск к работе.
Построить математическую модель задачи.
Свести задачу к вычислению интегралов.
Подготовить данные для ввода в ПЭВМ.
Получить решение задачи посредством функции вычисления определенного интеграла и функции root.
Оценить погрешность расчетов .
Составить отчет.
Содержание отчета
Текст задачи.
Формулировка математической модели.
Данные ввода в ПЭВМ.
Результаты счета на ПЭВМ.
Графическая иллюстрация результатов.
Интерпретация полученных результатов.
Лабораторная работа № 4
Решение обыкновенных дифференциальных уравнений и систем операционным методом
Постановка и решение задачи
Решение обыкновенных дифференциальных уравнений и систем операционным методом основано на применении преобразования функции F(t) действительного переменного t R в функцию F(p) комплексной переменной pC с помощью выражения:
F(p)= (4.1)
Определение 4.1. Функция F(p) комплексной переменной p, получаемая с помощью (4.1), называется преобразованием Лапласа функции f(t), t R. Функция F(p) называется изображением для f(t).
Определение 4.2. Функция f(t), t R называется оригиналом, если соответствует следующим требованиям:
f(t) 0 при t 0,
f(t) Met при t 0 , где М и - некоторые числа ,
f (t) на любом конечном отрезке О,Т имеет не более чем конечное число точек разрыва рода, причем lim f(t) f(0), t0+0
Определение 4.3. Интеграл в правой части (4.1) называется интегралом Лапласа.
Теорема 4.1: Если функция f(t) является оригиналом, то интеграл Лапласа сходится абсолютно и равномерно во всей полуплоскости Re p0 0 , где 0inf0.
! Замечание 4.1: Интеграл Лапласа обозначают специальным символом “L”, поэтому изображение функции f(t) можно записать в виде F(p)=Lf(t); для обозначения соответствия между оригиналом f(t) и его изображением F(p) используют также символ “ “, тогда записывают F(p) f(t).
! Замечание 4.2: Для перехода от оригинала f(t) к его изображению F(p) и обратно используют свойства преобразования Лапласа и специальную таблицу оригиналов и изображений, вычисленных с помощью (4.1) (см. табл.4.1)
Рассмотрим применение преобразования Лапласа (4.1) к решению линейного дифференциального уравнения n-ого порядка с постоянными коэффициентами:
x(n) + a1 x(n-1) + ... + an x=f(t) (4.2)
при начальных условиях
x(0)=x0, x'(0)=x'0, ... , x(n-1)(0)=x0(n-1) . (4.3)
Искомое решение x(t) получим в следующем порядке:
1) к обеим частям уравнения (4.2) применим преобразование Лапласа (4.1) и перейдем от дифференциального уравнения (4.2) с начальными условиями (4.3) к линейному алгебраическому уравнению относительно неизвестного изображения Х(p) решения x(t):
(pn + a1 pn-1 + ... + an-1 p + an ) X(p) + Q(p) = F(p) . (4.4)
Если x0=x0=...=x0(n-1) =0, то Q(p)=0.
Таблица 4.1
f(t) |
F(p) |
f(t) |
F(p) |
1. h(t)= |
|
11. at |
|
2. |
|
12. sh at |
|
3. e at |
|
13. ch at |
|
4. tn e at |
|
14. e bt sh at |
|
5. sin at |
|
15. e bt ch at |
|
6. cos at |
|
16.e±bt(ch at± sh at) |
|
7. e bt sin at |
|
17. f(t) |
F(p) |
8. e bt cos at |
|
18. f(t) |
pF(p)-f(0) |
9. |
|
19. f(t) |
p2F(p)-pf(0)-f(0) |
10. |
|
20. f(k)(t) |
pkF(p)-[pk-1f(0)+ +pk-2f'(0)+...+f(k-1)(0)] |
*) в таблице 4.1 а >0, b > 0
**) в строках 2, 4, 5, 7, 12, 14 таблицы 4.1 n! и число а > 0 в изображении F(p) можно переносить в соответствующий оригинал f(t) следующим образом:
sin at или ; константа с > 0 выносится за
знак преобразования: c sin at
Определение 4.4: Уравнение (4.4) называется операторным уравнением.
2) из (4.4) получим изображение Х(p):
. (4.5)
3) по таблице 4.1 изображений найдем оригинал x(t), который соответствует изображению X(p) и является решением данного уравнения (4.2).
Пример 4.1. Найти решение дифференциального уравнения x+2x+x=te-t :
а) общeе; б) частное, при начальных условиях x0=x(0)=1; x0=x(0)=2.
Pешение.
1. Обозначим изображение искомой функции x(t) через Х(p): x(t) X(p).
2. Используя строки 4, 18, 19, таблицы 4.1 оригиналов и изображений, находим изображения всех величин, входящих в данное уравнение:
3. Подставляя найденные изображения в данное уравнение, получим операторное уравнение:
(p2+2p+1) X(p)–(p+2)x0-x0= .
4. Отсюда определяем:
.
5. По таблице 4.1 оригиналов и изображений, строка 3 соответственно при а=+1, n=1; а=+1, n=2; а=+1, n=4; находим оригинал x(t), соответствующий полученному изображению X(p). Предварительно X(p) преобразуем к виду*):
Тогда получаем общее решение:
Положим x0 = C1 , x0 + x0 =C2 . В результате:
6. При заданных начальных условиях находим частное решение:
x(t)=
Ответ: a)
б)
При решении системы линейных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами операционным методом вместо одного операторного уравнения получим систему операторных уравнений, представляющих собой линейные алгебраические уравнения относительно неизвестных изображений искомых функций.
) Для разложения x(p) на простейшие дроби можно использовать систему Mathcad 6.0+ или Maple VR4.
Пример 4.2. Найти решение системы дифференциальных уравнений
при начальных условиях x0=x(0), y0=y(0).
Решение.
1. Обозначим .
2. Найдем по таблице 4.1, п.3, 18 изображения
x'(t) pX(p)–x0, y'(t) pY(p)–y0,
Получим операторную систему
Отсюда определяем:
По таблице 4.1 оригиналов и изображений находим искомые функции x(t) и y(t):
Ответ:
Пусть требуется найти решение (x(t), y(t)) системы ) дифференциальных уравнений
(4.6)
удостоверяющее начальным условиям x(0)=x0 , y(0)=y0.
) уравнение (4.2) n-го порядка можно привести к системе n дифференциальных уравнений 1-го порядка. Так, в уравнении из примера 4.1 полагая x=y, a11=f1(t)=0, a12=1, a21=-1, a22=-2, f2 (t) = t e-t, получим систему
Перейдем от оригиналов к изображениям (см. п. 17, 18 таблицы 4.1)
x(t) X(p), y(t) Y(p), f1(t) F1(p), f2(t) F2(p), (4.7)
x(t) pX(p)–x0, y(t) pX(p)–y0. (4.8)
Изображение системы (4.6) запишется следующим образом:
(4.9)
или (4.9)΄
Система операторных уравнений (4.9)΄ есть система линейных алгебраических уравнений относительно X(p) и Y(p). Её решение можно найти любым известным методом. Решим систему (4.9)΄ по формулам Крамера. Находим определитель d системы (4.9)΄ и определители d1 и d2 искомых величин X(p) и Y(p):
(4.10)
Откуда
X(p) = , Y(p) = . (4.11)
Затем производим разложение X(p) и Y(p) на элементарные дроби и находим оригиналы x(t) и y(t).
Пример 4.3. Найти решение системы обыкновенных дифференциальных уравнений
(4.12)
удовлетворяющее начальным условиям x(0) = 1, y(0) =2 операционным методом.
Решение в системе MathCAD 6.0+ (см.§6.1.1). По условию задачи имеем (см.(4.6)): а11=3, а12=5, f1(t)=e4t·cos5t, a21=7, a22=2, f2(t)=e‑3t·cos2t, t0 =0, x0=1, y0=2. Найдем решение (x(t),y(t)) заданной системы.
По таблице 4.1 (строки 17 и 18) находим изображения исходных функций x(t), y(t) и их производных x'(t), y'(t), учитывая, что Mathcad вместо переменной p использует использует переменную s. Имеем для заданных начальных условий
x(t) X(s), x'(t) s∙X(s)‑x(0)=s∙X(s)–1;
y(t) Y(s), y'(t) s∙Y(s)‑y(0)=s∙Y(s)-2;
Теперь с помощью команды Преобразование Лапласа (см. пример 6.1.10) находим изображения функций f1(t) и f2(t):
{e^–4*t*cos(5*t)}
В меню МатематикаАвтоматический режимИспользовать символику щелкаем мышью () на переменной преобразования t и выбираем из меню СимволикаПреобразованияПреобразование Лапласа.
Получаем (см. рис. 4.1), включив комментарии (§ 6.1.6), соответствующее изображение. Аналогично,
{e ^–3*t*cos(2*t)}
() на t и выбираем из меню Символика Преобразования Преобразование Лапласа.
Теперь, используя символьный знак равенства [Ctrl]=, записываем систему операторных уравнений вида (4.9) и решаем ее с помощью функции Find (см. § 6.1.6, пример 6.1.14), определив вектор-столбец искомых функции .
Вводим
{Given}
{s*X–1Ctrl=3*X+5*Y+копируем изображение F1(s)} (см. § 6.1.1, п. Ввод и редактирование выражений)
{s*Y–2Ctrl=7*X+2*Y+копируем изображение F2(s)}
{Find(X,Y)Ctrl.}
{X(s)=}, {Y(s)=}
Чтобы получить оригиналы для x(t) и y(t), щелкаем мышью на переменной преобразования s из меню Символика, выбираем последовательно ПреобразованияОбратное преобразование Лапласа. Тоже делаем для y(t).
Проверка. Найденные выражения обозначим через x(t) и y(t).
{x(t): копируем соответствующий оригинал x(t) }
{y(t): копируем оригинал y(t)}
Производные от x(t) и y(t) определяем как
{x(t): копируем (cм. § 6.1.1) оригинал x(t) t Shift F9}
{y(t): копируем оригинал y(t) t Shift F9}
Выражения x(t), y(t), x(t), y(t) подставляем в уравнения преобразованной системы (4.12) и упрощаем:
{x(t)–3*x(t)–5*y(t) окружаем рамкой Символика Упростить}
{y(t)–7*x(t)–2*y(t) окружаем рамкой Символика Упростить}.
Поскольку в результате упрощения полученны функции и , то решение x(t), y(t) системы (4.12) найдено верно.
Рис. 4.1.
Рис. 4.2.
Рис. 4.3.
Документ с решением примера 4.3 в системе Mathcad 6.0+ дан на рис.4.1-4.3.
Решение в системе Maple VR4. Загружаем Maple VR4 (см.6.2.1) и используем команду dsolve с опцией method=laplace (см. пример 6.2.13). Вводим исходную систему sys. Искомое решение (x(t), y(t)) обозначаем как fcns. Для решения заданной системы операционным методом функции dsolve указываем: решаемую систему sys с начальными условиями x(0)=1,y(0)=2; искомые функции fcns и метод решения laplace. Результат решения представлен на рис. 4.2.–4.7.
Если метод решения не указывать, получим то же самое, так как по умолчанию ищется аналитическое решение.
Вводим исходную систему
>sys:= diff(x(t),t)=3*x(t)+5*y(t)+e^(-4*t)*cos(5*t),
diff(y(t),t)=7*x(t)+2*y(t)+e^(-3*t)*cos(2*t);
fcns:={x(t),y(t)}: dsolve({sys,x(0)=1,y(0)=2},fcns,laplace);
На экране видим:
>sys:= x(t)=3x(t)+5y(t)+ ,
y(t)=7x(t)+2y(t)+
x(t)=…
Далее задаем: >dsolve({sys,x(0)=1,y(0))=2,fcns};
Получаем: x(t)=…
Рис. 4.4.
Рис. 4.5.
Рис. 4.6.
Рис. 4.7.
Рис. 4.8.
Рис. 4.9.
Контрольные вопросы
Преобразование Лапласа.
Требования к оригиналу.
Таблица оригиналов и изображений.
Операторное уравнение.
Решение линейного дифференциального уравнения n-го порядка с постоянными коэффициентами.
Решение системы дифференциальных уравнений операционным методом.
Решение дифференциальных уравнений и систем в интегрированных пакетах MathCad 6.0+ и Maple V.
Задания к лабораторной работе № 4
Найти решение системы дифференциальных уравнений, удовлетворяющее заданным начальным условиям. Сделать проверку.
Порядок выполнения работы
Получить допуск к работе.
Построить математическую модель задачи.
Подготовить данные для ввода в ПЭВМ.
Получить решение задачи.
Cделать проверку.
Составить отчет.
Содержание отчета
Текст задачи.
Формулировка математической модели.
Данные ввода в ПЭВМ.
Результаты расчетов на ПЭВМ.
Интерпретация полученного решения.
Лабораторная работа № 5
Построение статистической модели нормальной случайной величины. Подбор эмпирических формул
Литература: [3, гл.15, § 1-4; 5, гл. 17, § 1-4; 6, гл.2, § 17; 7, гл. 2, § 1-12; 11, пример 13]
I. Построение статистической модели нормальной случайной величины
Постановка и решение задачи
Формулировка задачи.
Построить статистическую модель нормальной случайной величины Х с математическим ожиданием М(X) и средним квадратическим отклонением (X) при выборке объемом n=100.
Определение 5.1. Под статистической моделью нормальной случайной величины Х с параметрами М(X) и (X) понимаем эмпирический закон распределения плотности относительных частот нормальной случайной величины Х (гистограмму) с выборочным средним хв и выборочным средним квадратическим отклонением в.
Статистическая модель строится на основе функции Лапласа (рис. 5.1.а))
Ф(х)=
С помощью таблицы 5.1. значений Ф(х) представляется возможность определить вероятность попадания случайной нормированной нормальной величины Х0, М(Х0)=0, (Х0)=1 в интервал (0;x):
P(0<X<x) = Ф(х).
Рис. 5.1.
Поскольку величина Х0 распределена на всей числовой оси, то в общем случае требуется находить вероятность попадания величины Х0 в любой заданный интервал (х1, х2). Эта задача также решается с помощью функции Лапласа Ф(х), если учесть ее свойство нечетности Ф(–х) = –Ф(х).
График Ф(х) для х(–;+) представлен на рис. 5.1 b).
Ф(–х) = – Ф(х)
По определению функции распределения F(x) величины Х0:
F(x)=P(X0x)=P(–<X0<x)= =0,5+Ф(х).
Тогда Р(х1<X0<x2)=F(x2)–F(x1)=Ф(х2)–Ф(х1).
Графики Ф(х) и F(x) даны на рис. 5.2.
Рис. 5.2.
Для построения статистической модели нормальной случайной величины Х необходимо с равной вероятностью выбрать 100 значений xi, i = из нормального распределения случайной величины Х при заданных М(Х) и (Х) и произвести статистическую обработку полученной выборки. Каждое значение хi, i = при этом определим по формуле:
x0i= xi=x0i(X)+M(X),
где х0i – нормированное значение выборочного значения хi.
В свою очередь, х0i, i = находим, используя табл. 5.2 равномерного распределенных в интервале (0,1) случайных чисел ri и табл. 5.1 значений функции Лапласа Ф(х) по нижеприведенному правилу. Если расчеты проводятся на основе системы MathCAD, то обращение к этим таблицам заменяются соответствующими вычислениями на ПЭВМ.
Определение 5.2. Под случайными числами ri понимаем возможные отдельные значения непрерывной случайной величины R, равномерно распределенной в интервале (0,1).
Правило нахождения значений х0i , i = проиллюстрировано на рис. 5.3.
1) если случайное число r>0,5, то ri =Ф(х0i)+0,5=F(x0i)Ф(х0i)=ri –0,5x0i,
2) если r<0,5, то ri =–Ф(x0i)+0,5=F(–x0i)–Ф(x0i)=ri –0,5Ф(–x0i)=ri–0,5–x0i.
Таким образом, число x0i ищем по таблице значений Ф(х), как соответствующее значению Ф(х0i)=ri–0,5. При этом, чтобы получить отрицательное значение, т.е. –х0i, при ri<0,5, необходимо значение x0i, соответствующее Ф(x0i) = ri‑0,5, взять со знаком минус.
Пример 5.1. Построить статистическую модель нормальной случайной величины Х с математическим ожиданием М(Х)=2 и средним квадратичным отклонением (Х)=3 при выборке объемом n=100, начиная с числа .
Решение. 1. Из табл. 5.2 последовательно слева направо, начиная с числа , выписываем 100 случайных чисел ri, i= , равномерно распределенных в интервале (0;1), и получим: 0,25; 0,33; 0,76; 0,52; 0,01;...; 0,77; 0,66; 0,06; 0,57.
2. По вышеприведенному правилу, используя табл. 5.1 значений функции Лапласа Ф(х), получим выборку объемом n=100 нормированной нормальной случайной величины Х0 : x0i, i= .
Например: r1=0,25(<0,5)=–Ф(х01)+0,5=F(–x01)–Ф(х01)=–0,25
[Ф(‑х01)=–0,25; Ф(х01)=–0,25, х01 ищем по табл. 7.1 значений Ф(х), как соответствующее значению Ф(х01)=0,25 и придаем ему знак минус x01 =–0,67 (соответствует значению функции Ф(х)=0,24860,25);
r2=0,33(<0,5)=–Ф(х02)+0,5=F(–x02)–Ф(х02)=-0,17х02=–0,44;
r3=0,76(>0,5)=Ф(х03)+0,5=F(x03)Ф(х03)=0,26х03=0,71;
...................................................................................................
r100=0,57(>0,5)=Ф(х100)+0,5=F(x100)Ф(х100)=0,07х100=0,18
(соответствует значению функции Ф(х)=0,07140,07).
3. По формуле xi=x0i(X)+M(X), i= получим выборку объемом n=100 заданной нормальной случайной величины Х.
4. Определим точечные оценки хв и в соответственно параметров М(Х) и (Х) закона распределения вероятностей заданной нормальной случайной величины Х:
xв= , в= .
5. Строим график эмпирической плотности относительных частот случайной величины Х (гистограмму):
а) из всех значений xi , i = выбираем наименьшее xmin, обозначаем его через х1, и все остальные значения располагаем в порядке возрастания: xmin=x1<x2<x3< ... <x100
б) полученный ряд чисел для простоты разобьем на 10 равных интервалов. Длина каждого интервала, очевидно, равна: .
в) в каждом из интервалов подсчитаем частоту ni наблюдения чисел xi и определим относительную частоту и плотность относительной частоты .
г) построим график (гистограмму) эмпирической плотности относительных частот случайной величины Х. Примерный вид графика (ступенчатая линия) представлен на рис. 5.3.
Рис. 5.3
Таблица 5.1
Таблица значений функции Лапласа Ф(х)=
х |
Ф(х) |
х |
Ф(х) |
х |
Ф(х) |
х |
Ф(х) |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
0,00 |
0,0000 |
0,01 |
0,0040 |
0,02 |
0,0080 |
0,03 |
0,0120 |
0,04 |
0,0160 |
0,55 |
0,2088 |
1,06 |
0,3554 |
1,57 |
0,4418 |
0,05 |
0,0199 |
0,56 |
0,2123 |
1,07 |
0,3577 |
1,58 |
0,4429 |
0,06 |
0,0239 |
0,57 |
0,2157 |
1,08 |
0,3599 |
1,59 |
0,4441 |
0,07 |
0,0279 |
0,58 |
0,2190 |
1,09 |
0,3621 |
1,60 |
0,4452 |
0,08 |
0,0319 |
0,59 |
0,2224 |
1,10 |
0,3643 |
1,61 |
0,4463 |
0,09 |
0,0359 |
0,60 |
0,2257 |
1,11 |
0,3665 |
1,62 |
0,4474 |
0,10 |
0,0398 |
0,61 |
0,2291 |
1,12 |
0,3686 |
1,63 |
0,4484 |
0,11 |
0,0438 |
0,62 |
0,2324 |
1,13 |
0,3708 |
1,64 |
0,4495 |
0,12 |
0,0478 |
0,63 |
0,2357 |
1,14 |
0,3729 |
1,65 |
0,4505 |
0,13 |
0,0517 |
0,64 |
0,2389 |
1,15 |
0,3749 |
1,66 |
0,4515 |
0,14 |
0,0557 |
0,65 |
0,2422 |
1,16 |
0,3770 |
1,67 |
0,4525 |
0,15 |
0,0596 |
0,66 |
0,2454 |
1,17 |
0,3790 |
1,68 |
0,4535 |
0,16 |
0,0636 |
0,67 |
0,2484 |
1,18 |
0,3810 |
1,69 |
0,4545 |
0,17 |
0,0675 |
0,68 |
0,2517 |
1,19 |
0,3830 |
1,70 |
0,4554 |
0,18 |
0,0714 |
0,69 |
0,2549 |
1,20 |
0,3849 |
1,71 |
0,4564 |
0,19 |
0,0753 |
0,70 |
0,2580 |
1,21 |
0,3869 |
1,72 |
0,4573 |
0,20 |
0,0793 |
0,71 |
0,2611 |
1,22 |
0,3863 |
1,73 |
0,4582 |
0,21 |
0,0832 |
0,72 |
0,2642 |
1,23 |
0,3907 |
1,74 |
0,4591 |
0,22 |
0,0871 |
0,73 |
0,2673 |
1,24 |
0,3925 |
1,75 |
0,4599 |
0,23 |
0,0910 |
0,74 |
0,2703 |
1,25 |
0,3944 |
1,76 |
0,4608 |
0,24 |
0,0948 |
0,75 |
0,2734 |
1,26 |
0,3962 |
1,77 |
0,4616 |
0,25 |
0,0987 |
0,76 |
0,2764 |
1,27 |
0,3980 |
1,78 |
0,4625 |
0,26 |
0,1026 |
0,77 |
0,2794 |
1,28 |
0,3997 |
1,79 |
0,4633 |
0,27 |
0,1064 |
0,78 |
0,2823 |
1,29 |
0,4015 |
1,80 |
0,4641 |
0,28 |
0,1103 |
0,79 |
0,2852 |
1,30 |
0,4032 |
1,81 |
0,4649 |
0,29 |
0,1141 |
0,80 |
0,2881 |
1,31 |
0,4049 |
1,82 |
0,4656 |
0,30 |
0,1179 |
0,81 |
0,2910 |
1,32 |
0,4066 |
1,83 |
0,4664 |
0,31 |
0,1217 |
0,82 |
0,2939 |
1,33 |
0,4082 |
1,84 |
0,4671 |
0,32 |
0,1255 |
0,83 |
0,2967 |
1,34 |
0,4099 |
1,85 |
0,4678 |
0,33 |
0,1293 |
0,84 |
0,2995 |
1,35 |
0,4115 |
1,86 |
0,4686 |
0,34 |
0,1331 |
0,85 |
0,3023 |
1,36 |
0,4131 |
1,87 |
0,4693 |
0,35 |
0,1368 |
0,86 |
0,3051 |
1,37 |
0,4147 |
1,88 |
0,4699 |
Продолжение табл. 5.1
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
0,36 |
0,1406 |
0,87 |
0,3078 |
1,38 |
0,4262 |
1,89 |
0,4706 |
0,37 |
0,1443 |
0,88 |
0,3106 |
1,39 |
0,4177 |
1,90 |
0,4313 |
0,38 |
0,1480 |
0,89 |
0,3133 |
1,40 |
0,4192 |
1,91 |
0,4719 |
0,39 |
0,1517 |
0,90 |
0,3159 |
1,41 |
0,4207 |
1,92 |
0,4726 |
0,40 |
0,1554 |
0,91 |
0,3186 |
1,42 |
0,4222 |
1,93 |
0,4732 |
0,41 |
0,1591 |
0,92 |
0,3212 |
1,43 |
0,4236 |
1,94 |
0,4738 |
0,42 |
0,1628 |
0,93 |
0,3238 |
1,44 |
0,4251 |
1,95 |
0,4744 |
0,43 |
0,1664 |
0,94 |
0,3264 |
1,45 |
0,4265 |
1,96 |
0,4750 |
0,44 |
0,1700 |
0,95 |
0,3289 |
1,46 |
0,4279 |
1,97 |
0,4756 |
0,45 |
0,1736 |
0,96 |
0,3315 |
1,47 |
0,4292 |
1,98 |
0,4761 |
0,46 |
0,1772 |
0,97 |
0,3340 |
1,48 |
0,4306 |
1,99 |
0,4767 |
0,47 |
0,1808 |
0,98 |
0,3365 |
1,49 |
0,4319 |
2,00 |
0,4772 |
0,48 |
0,1844 |
0,99 |
0,3389 |
1,50 |
0,4332 |
2,02 |
0,4783 |
0,49 |
0,1879 |
1,00 |
0,3413 |
1,51 |
0,4345 |
2,04 |
0,4793 |
0,50 |
0,1915 |
1,01 |
0,3438 |
1,52 |
0,4357 |
2,06 |
0,4803 |
0,51 |
0,1950 |
1,02 |
0,3461 |
1,53 |
0,4370 |
2,08 |
0,4812 |
0,52 |
0,1985 |
1,03 |
0,3485 |
1,54 |
0,4382 |
2,10 |
0,4821 |
0,53 |
0,2019 |
1,04 |
0,3508 |
1,55 |
0,4394 |
2,12 |
0,4830 |
0,54 |
0,2054 |
1,05 |
0,3531 |
1,56 |
0,4406 |
2,14 |
0,4838 |
2,16 |
0,4846 |
2,44 |
0,4927 |
2,72 |
0,4967 |
3,00 |
0,49865 |
2,18 |
0,4854 |
2,46 |
0,4931 |
2,74 |
0,4969 |
3,20 |
0,49931 |
2,20 |
0,4861 |
2,48 |
0,4934 |
2,76 |
0,4971 |
3,40 |
0,49966 |
2,22 |
0,4868 |
2,50 |
0,4938 |
2,78 |
0,4973 |
3,60 |
0,499875 |
2,24 |
0,4875 |
2,52 |
0,4941 |
2,80 |
0,4974 |
3,80 |
0,499928 |
2,26 |
0,4881 |
2,54 |
0,4945 |
2,82 |
0,4976 |
4,00 |
0,499968 |
2,28 |
0,4887 |
2,56 |
0,4948 |
2,84 |
0,4977 |
4,50 |
0,499997 |
2,30 |
0,4893 |
2,58 |
0,4951 |
2,86 |
0,4979 |
5,00 |
0,499997 |
2,32 |
0,4898 |
2,60 |
0,4953 |
2,88 |
0,4980 |
|
|
2,34 |
0,4904 |
2,62 |
0,4956 |
2,90 |
0,4981 |
|
|
2,36 |
0,4909 |
2,64 |
0,4959 |
2,92 |
0,4982 |
|
|
2,38 |
0,4913 |
2,66 |
0,4961 |
2,94 |
0,4984 |
|
|
2,40 |
0,4918 |
2,68 |
0,4963 |
2,96 |
0,4985 |
|
|
2,42 |
0,4922 |
2,70 |
0,4965 |
2,98 |
0,4986 |
|
|
Таблица 5.2
Таблица равномерно распределенных в интервале (0;1) случайных чисел.