- •Понятие о численных методах.
- •Погрешности вычислений.
- •3.Задача теории погрешности.
- •3.1. Абсолютная и относительная погрешность суммы и разности приближенных чисел.
- •Абсолютная и относительная погрешность произведения и частного приближенных чисел.
- •Абсолютная и относительная погрешность при вычислении функции нескольких переменных.
- •Контрольные вопросы.
- •Постановка задачи решения слу.
- •Метод простых итераций решения слу.
- •Метод Зейделя решения слу.
- •Методика решения задач.
- •Контрольные вопросы.
- •Постановка задачи решения уравнений. Отделение корней уравнения.
- •Метод половинного деления.
- •Методика решения задачи.
- •Метод хорд решения алгебраических и трансцендентных уравнений.
- •Методика решения задачи.
- •Метод касательных (метод Ньютона) решения алгебраических и трансцендентных уравнений.
- •Методика решения задач методом Ньютона.
- •Основные понятия аналитического приближения табличных функций.
- •Задача аналитического приближения табличных функций.
- •Интерполирование табличных функций.
- •Оценка погрешности полиномиальной интерполяции.
- •Интерполяционный многочлен Лагранжа.
- •5.Интерполяционный многочлен Ньютона.
- •Конечные разности.
- •Первый интерполяционный многочлен Ньютона.
- •Второй интерполяционный многочлен Ньютона.
- •Линейное интерполирование.
- •Формула линейного интерполирования.
Первый интерполяционный многочлен Ньютона.
Будем искать интерполяционный многочлен n – ой степени в виде:
.
Коэффициенты , находим следующим образом:
При
х=х0,
При
х=х1,
При
х=х2,
При
х=х3,
…………………………………………………………………………………………………….
При
х=хn,
Т.о. имеем первый интерполяционный многочлен Ньютона:
или
На практике чаще
всего используется другая форма записи
многочлена
.
Положим,
или
.
Тогда,
т.о., первый интерполяционный многочлен Ньютона запишется в виде:
и
абсолютная погрешность многочлена
(т.е. оценочная
функция) имеет вид:
Замечание: С помощью первой интерполяционной формулы Ньютона обычно вычисляют значения функции для х близких к х0, т.е. находящихся в начале таблицы.
Пример:
В таблице значения функции
приведены с верными значащими цифрами.
Вычислить
с помощью первого интерполяционного
многочлена Ньютона и оценить погрешность
результата.
x |
1,5 |
1,6 |
1,7 |
1,8 |
1,9 |
lnx |
0,405 |
0,470 |
0,531 |
0,588 |
0,642 |
Решение.
Для нашего случая первый интерполяционный многочлен Ньютона примет вид:
Составим таблицу конечных разностей:
x |
f(x)=lnx |
Δy |
Δ2y |
Δ3y |
Δ4y |
1,5 |
0,405 |
0,065 |
-0,004 |
0,000 |
0,000 |
1,6 |
0,470 |
0,061 |
-0,003 |
0,000 |
|
1,7 |
0,531 |
0,057 |
-0,003 |
|
|
1,8 |
0,588 |
0,054 |
|
|
|
1,9 |
0,642 |
|
|
|
|
Исходя из таблицы, первый интерполяционный многочлен можем записать в виде:
Выберем
узлы для нахождения приближенного
значения y=ln1,64:
Имеем,
Оценим погрешность:
Получаем, что при х=1,64 погрешность нулевая, т.е. значение функции в точке 1,64 вычислено практически точно.
Второй интерполяционный многочлен Ньютона.
При вычислении значения функции для х из конца таблицы, т.е. близких к хn, применяется второй интерполяционный многочлен Ньютона:
Если
взять
или
,
то многочлен запишется в виде:
Остаточный член и оценочная функция второй интерполяционной формулы Ньютона:
и абсолютная погрешность (остаточный член):
Линейное интерполирование.
Формула линейного интерполирования.
