- •Математические модели и численные методы
- •Структура погрешности при решении задачи на эвм
- •Решение уравнений с одной переменной Постановка задачи
- •Отделение корней
- •I. Графический способ отделения корней
- •II. Отделения корней программным способом.
- •Уточнение корней
- •Метод половинного деления
- •Метод хорд
- •Метод касательных
- •Метод простой итерации
- •Оценка погрешности метода итераций
- •Преобразование к итерационному виду
- •Решение системы линейных алгебраических Постановка задачи
- •Метод Гаусса
- •Метод простой итерации
- •Решение слу методом Зейделя
- •Интерполирование функций Постановка задачи
- •Интерполяционный многочлен Лагранжа
- •Интерполяционный многочлен Ньютона для равноотстоящих узлов
- •Первая интерполяционная формула Ньютона
- •Вторая интерполяционная формула Ньютона
- •Численное дифференцирование
- •Вычисление производной по определению
- •Вычисление производной на основе интерполяционного многочлена Лагранжа
- •Численное интегрирование
- •Формула трапеций
- •Формула Симпсона
- •Приближенное вычисление несобственных интегралов с бесконечными пределами
- •Аппроксимация некоторых несобственных интегралов определенными интегралами с точностью ε.
- •Упрощение подынтегральных функций
- •Приближенное вычисление несобственных интегралов от функции с бесконечным разрывом
- •Численное решение дифференциальных уравнений Основные определения и постановка задачи
- •Метод Эйлера
- •Методы Рунге-Кутта
- •Классический метод Рунге-Кутта
- •Метод наименьших квадратов Постановка задачи
- •Нахождение приближающей функции в виде линейной функции
- •Нахождение приближающей функции в виде других элементарных функций
- •Нахождение приближающей функции в виде квадратичной функции
II. Отделения корней программным способом.
Пусть имеется уравнение F(x)=0, причем все корни находятся на отрезке [a,b]. Будем вычислять все значения функции y=F(x), начиная с точки x=a, двигаясь вправо шагом h. Если функция на отрезке длины h меняет знак (т.е. F(a)F(b)<0) и монотонна, можно считать, что на этом отрезке ровно 1 корень.
Правильность
нахождения отрезков, содержащих один
корень, зависит от характера функции
y=F(x)
и от величины шага h.
При выборе шага должна соблюдаться
«золотая середина», т.к. шаг h
должен быть с одной стороны достаточно
малым, чтобы не произошло потери корней,
а с другой стороны не настолько маленьким,
чтобы число отрезков не было слишком
большим.
Блок-схема отделения корней: |
|
Уточнение корней
Уточнение корней может осуществляться различными методами.
Метод половинного деления
Пусть 1) функция y=F(x) определена и непрерывна на отрезке [a,b].
2) F(a)F(b)<0
Требуется найти корень на отрезке с точностью ε.
Разделим
отрезок [a,b]
пополам точкой
.
Если
,
то возможны два случая: 1) F(x)
меняет знак на отрезке [a;
c];
2) F(x) меняет знак на отрезке [c; b].
Выбираем тот отрезок, на котором функция меняет знак. Если F(x) меняет знак на отрезке [a; c], то b:=c; если F(x) меняет знак на отрезке [c; b], то a:=c.
Условие
окончания счета:
.
Корень
уравнения:
.
Погрешность метода:
.
Рассмотрим положительные и отрицательные стороны метода половинного деления.
«Плюсы»: |
«Минусы»: |
|
|
Блок-схема уточнения корней методом половинного деления: |
|
Метод хорд
Пусть 1) функция y=F(x) определена и непрерывна на отрезке [a,b].
2) F(a)F(b)<0
Требуется найти корень на отрезке с точностью ε.
В
качестве приближений к корню принимаются
значения c0,
c1,
c2…
точек пересечения хорды с осью абсцисс
или
Точка c делит отрезок [a,b] на две части. Ту из них, на которой функция знака не меняет, отбрасываем (аналогично методу половинного деления).
В качестве условия окончания счета можно принять условия:
(Минаева)
(Турчак).
Корень уравнения: ci.
Блок-схема метода хорд: |
|

метод
не применим для корней четной кратности: