- •Федеральное агентство по образованию
- •Численные методы в инженерных расчетах
- •Численные методы в инженерных расчетах. Учебное пособие по выполнению лабораторных работ.
- •Содержание
- •Предисловие.
- •Лабораторная работа № 1 Тема: Методы оценки погрешностей Теоретическое введение.
- •Абсолютная и относительная погрешности.
- •Правильная запись и округление чисел.
- •Вычисление ошибок арифметических действий.
- •Оценка погрешностей значений функций.
- •Определение количества верных цифр по относительной погрешности приближенного числа.
- •Способы приближенных вычислений по заданной формуле.
- •6.1 Вычисления по правилам подсчета цифр.
- •6.3 Вычисления по методу границ.
- •Приближенные вычисления по формулам с использованием инструментального пакета Excel.
- •Практическая часть.
- •Варианты заданий.
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 2 Тема: Решение уравнений с одной переменной. Теоретическое введение.
- •Постановка задачи решения уравнений. Отделение корней алгебраических и трансцендентных уравнений.
- •Уточнение корня методом половинного деления.
- •Метод хорд.
- •Метод Ньютона (метод касательных).
- •Практическая часть.
- •Варианты заданий.
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 3 Тема: Численные методы решения систем линейных алгебраических уравнений (слау). Теоретическое введение.
- •3.1. Системы линейных алгебраических уравнений.
- •3.2. Метод Гаусса.
- •3.3. Решение систем уравнений с помощью табличного процессора Excel.
- •Практическая часть.
- •Варианты заданий.
- •Лабораторная работа № 4 Тема: Приближение функций Теоретическое введение.
- •4.1 Постановка задачи аппроксимации функций.
- •4.2. Существование и единственность интерполяционного многочлена.
- •Интерполяционный многочлен Лагранжа.
- •4.4. Организация ручных вычислений по формуле Лагранжа.
- •4.5. Интерполяционные формулы Ньютона.
- •4.5.1. Конечные разности
- •4.5.2. Первая интерполяционная формула Ньютона
- •4.5.3. Вторая интерполяционная формула Ньютона
- •4.7. Погрешность многочленной интерполяции.
- •Практическая часть.
- •Пояснения к выполнению лабораторной работы № 4
- •Контрольные вопросы
- •Варианты заданий.
- •Лабораторная работа № 5 Тема: Численное дифференцирование и интегрирование Теоретическое введение.
- •5.1. Постановка задачи численного дифференцирования.
- •5.2. Численное дифференцирование на основе интерполяционной формулы Лагранжа.
- •Пример 5.2 Составить интерполяционный многочлен Лагранжа для функции, заданной своими значениями на равноотстоящих узлах ( ):
- •5.3 Численное дифференцирование на основе интерполяционной формулы Ньютона.
- •5.4. Постановка задачи численного интегрирования.
- •5.5. Квадратурные формулы Ньютона-Котеса.
- •5.6 Формула трапеций
- •5.7. Формула Симпсона.
- •5.8 Полуэмпирические оценки точности вычислений по квадратурным формулам.
- •Практическая часть.
- •Варианты заданий.
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 6 Тема: Численное решение обыкновенного дифференциального уравнения. Теоретическое введение.
- •6.1. Постановка задачи.
- •6.2 Метод Эйлера.
- •6.3. Метод разложения в степенной ряд.
- •6.4 Метод Рунге-Кутта.
- •Практическая часть.
- •Пояснения к выполнению лабораторной работы № 6
- •Варианты заданий.
- •Контрольные вопросы.
- •Приложение 1 Табличный процессор Excel
- •Приложение 2 Задания к контрольной работе для заочной формы обучения.
- •Список литературы
- •Составитель Юрий Алексеевич Занора численные методы в инженерных расчетах
Варианты заданий.
Таблица 5.5
Вариант |
|
a |
b |
1 |
|
0 |
1 |
2 |
|
1 |
2 |
3 |
|
1 |
2 |
4 |
|
2 |
3 |
5 |
|
0 |
1 |
6 |
|
1 |
2 |
7 |
|
1,2 |
2,2 |
8 |
|
0,5 |
1,5 |
9 |
|
2 |
3 |
10 |
|
3 |
4 |
11 |
|
1 |
2 |
12 |
|
-1 |
0 |
13 |
|
-0,5 |
0,5 |
14 |
|
0 |
1 |
15 |
|
0,2 |
1,2 |
16 |
|
1,5 |
2,5 |
17 |
|
0,1 |
1,1 |
18 |
|
1,4 |
2,4 |
19 |
|
2,3 |
3,3 |
20 |
|
0 |
1 |
Контрольные вопросы
Как можно построить алгоритм численного нахождения значения производной аналитически заданной функции в точке на основе определения производной? С какими препятствиями в процессе реализации алгоритма здесь можно столкнуться?
Как может быть решена задача численного дифференцирования для таблично заданной функции с помощью интерполирования? В чем некорректность такого способа численного дифференцирования?
Как строится интерполяционный многочлен Лагранжа для равноотстоящих узлов?
Как можно оценить погрешность численного дифференцирования с использованием интерполяционной формулы Лагранжа?
В чем конкретно выражается некорректность численного дифференцирования при использовании интерполяционных формул Ньютона?
Какой способ интерполяции приводит к простейшим формулам для центрально-разностных аппроксимаций производных?
Как можно оценить погрешность численного дифференцирования с использованием интерполяционной формулы Ньютона?
Почему формула Ньютона—Лейбница может оказаться непригодной для реального вычисления определенного интеграла?
Как связаны задачи численного интегрирования и интерполирования?
Чем объясняется название формулы трапеций?
В чем выражаются преимущества формулы Симпсона перед формулой трапеций?
Каким образом при использовании формулы Симпсона можно рассчитать требуемое число отрезков разбиения для достижения заданной точности интегрирования
?Каким образом можно произвести оценку точности интегрирования по формулам трапеций и Симпсона, не используя аналитическое выражение подынтегральной функции?
Можно ли добиться неограниченного уменьшения погрешности интегрирования путем последовательного уменьшения шага?
Лабораторная работа № 6 Тема: Численное решение обыкновенного дифференциального уравнения. Теоретическое введение.
