- •010300.68 Математическое обеспечение и администрирование информационных систем
- •Планы практических занятий
- •Занятие № 1. Теория погрешности.
- •Занятие № 2. Решения алгебраических уравнений. Отделение корней.
- •Занятие № 3. Метод хорд (секущих) и метод деления пополам.
- •Занятие № 4. Метод Ньютона (касательных).
- •Занятие № 5. Комбинированный метод.
- •Занятие № 6. Метод итераций.
- •Метод Гаусса
- •Занятие № 7. Прямые методы решения систем линейных алгебраических уравнений.
- •Занятие № 8. Метод итераций для систем уравнений.
- •Занятие № 9. Равномерное приближение функций многочленами. Интерполяционный многочлен Лагранжа.
- •Занятие № 10. Интерполяционный многочлен Ньютона. Многочлены Чебышева.
- •Занятие № 11. Интерполяция с кратными узлами и формула Эрмита.
- •Занятие № 12. Понятие сплайна. Виды сплайнов.
- •Занятие № 13. Численное дифференцирование.
- •Занятие № 14. Численное интегрирование. Квадратурные формулы Ньютона-Котеса.
- •Занятие № 15. Квадратурные формулы Гаусса.
- •Занятие № 16. Численные методы решения задачи Коши для обыкновенных дифференциальных уравнений. Классификация методов. Метод Пикара.
- •Занятие № 17. Методы Эйлера.
- •Занятие № 18. Методы Рунге-Кутта.
- •Занятие № 19. Пошаговый контроль точности. Метод Кутты-Мерсона.
- •Занятие № 20. Многошаговые методы Адамса.
- •Занятие № 21. Методы прогноза и коррекции.
- •Занятие № 22. Метод Милна четвертого порядка
- •Приложение 1 полиномы лежандра
- •Приложение 2.
- •Индивидуальное домашнее задание № 1
- •Индивидуальное задание №2.
- •Индивидуальное задание №3
- •Литература
Индивидуальное задание №2.
1. Функция y=f(x) задана таблицей значений:
Указания. Для вариантов 10 - 12 значения аргумента x предварительно перевести из градусов в радианы.
Даны контрольные значения аргумента x1=12; x2=26; x3=42.
Написать подходящие для приближенного вычисления значений y1=f(x1), y2=f(x2), y3=f(x3) интерполяционные многочлены Лагранжа первой и второй степени. Получить эти значения.
Составить алгоритм и написать программу на языке высокого уровня, реализующую схему Эйткена вычисления с максимально возможной точностью значения y=f(x) в произвольной точке x промежутка
Пользуясь
этим алгоритмом, вычислить приближенные
значения
Сделать анализ результатов заданий 1, 2.
2. Для
заданной таблично функции построить
все возможные интерполяционные многочлены
Ньютона максимальной степени, пригодные
для определения значения функции в
указанных промежуточных точках
Для всех вариантов
3. Вычислить значения данной функции и ее прозводной с помощью интерполяционного полинома Лагранжа Ln(x). В качестве узлов интерполяции взять:
1) равномерно распределенные точки на отрезке [a; b];
2) чебышевский набор узлов на отрезке [a; b].
При табулировании функции вычислять ряд с точностью 10-6.
Замечание. При
вычислении ряда
учесть,
что каждый последующий член ряда an+1
получается из предыдущего члена an
умножением на величину qn,
т.е.
Это
позволит избежать переполнения при
вычислении факториалов.
4. Найти приближенные значения функции при данных промежуточных значениях аргумента с помощью кубического сплайна и визуализируйте результаты сплайн-интерполяции.
Отчет должен содержать:
постановку задачи и исходные данные;
описание методов решения;
графики, полученных интерполяционных многочленов;
листинг программы.
Индивидуальное задание №3
1. Используя данные таблицы 1, вычислить производную указанной функции в точке х (точка х не является узлом таблицы)
2. Используя данные таблицы 1, вычислить производную указанной функции в точке х (точка х – узел таблицы)
Таблица 1.
Вариант |
Задание 1. |
Задание 2. |
|||
Таблица № |
х |
Таблица № |
х |
Используемая формула |
|
1 |
2 |
3.0 |
2 (взять 5 последних значений) |
5,3 |
Лагранжа |
2 |
3 |
3.5 |
3 (взять 4 последних значения) |
6,7 |
Лагранжа |
3 |
4 |
2.5 |
5 |
2,6 |
Ньютона |
4 |
5 |
5.8 |
4 |
-3,2 |
Ньютона |
5 |
2 |
3.1 |
3 |
2,3 |
Ньютона |
6 |
3 |
3.9 |
2 |
2,1 |
Ньютона |
7 |
4 |
3.3 |
4 (взять 5 первых значений) |
-0,8 |
Лагранжа |
8 |
5 |
6.0 |
5 (взять 4 первых значения) |
3,8 |
Лагранжа |
9 |
2 |
3.2 |
2 (взять 5 первых значений) |
2,9 |
Лагранжа |
10 |
3 |
5.3 |
4 |
1,6 |
Ньютона |
11 |
4 |
3.9 |
3 |
3,4 |
Ньютона |
12 |
5 |
7.2 |
5 (взять 4 первых значения) |
5 |
Лагранжа |
13 |
2 |
4.4 |
5 |
6,2 |
Ньютона |
14 |
3 |
3.6 |
3 (взять 5 последних значений) |
4,5 |
Лагранжа |
15 |
4 |
2.2 |
4 (взять 5 последних значений) |
4 |
Лагранжа |
16 |
5 |
6.8 |
2 |
3,7 |
Ньютона |
17 |
2 |
3.4 |
3 |
5,6 |
Ньютона |
18 |
3 |
3.7 |
4 (взять 4 последних значения) |
6,4 |
Лагранжа |
19 |
4 |
1.8 |
5 (взять 5 первых значений) |
7,4 |
Лагранжа |
20 |
5 |
7.6 |
2 |
4,5 |
Ньютона |
Таблица 2.
|
Таблица 3.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
Таблица 4.
|
Таблица 5.
|
3. Вычислить значения интеграла, используя квадратурные формулы:
левых прямоугольников,
правых прямоугольников,
центральных прямоугольников,
трапеции,
Симпсона,
Ньютона,
Гаусса с двумя узлами.
Интеграл вычислить с точностью ε=10-6. Точность вычисления интеграла определяется сравнением результатов при различном числе разбиений отрезка интегрирования. Именно, точность ε считается достигнутой, если
здесь
-
значение составной квадратурной формулы
при разбиении отрезка на N частей.
Отчет должен содержать:
постановку задачи и исходные данные,
описание методов решения и расчетные формулы,
таблицы значений интегралов с указанием числа разбиений, потребовавшихся для достижения заданной точности,
листинг программы.
Варианты заданий.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.

-cos(0,4-0,7x)