Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
79-2012.doc
Скачиваний:
3
Добавлен:
19.11.2019
Размер:
1.28 Mб
Скачать

Задача №5

Задание. На отрезке методом золотого сечения найти

точку минимума функции с точностью .

Решение. Метод золотого сечения известен как метод поиска экстремума в решении задач оптимизации. В основе метода лежит принцип деления в пропорциях золотого сечения. Золотым называется такое деление отрезка точкой на две неравные части, при котором отношение длины всего отрезка к длине его большей части равно отношению длины большей части к длине меньшей части отрезка. Для определения искомых точек необходимо составить уравнения:

, если -большая часть отрезка, и , если - большая часть отрезка. Отсюда мы получим две точки золотого сечения:

левая точка (*)

правая точка. (**)

При этом само соотношение, золотая пропорция,

Приведем схему золотого сечения. Пусть - требуемая точность вычисления точки минимума.

0. Начальный шаг. Находим точки и по формулам (*) и (**).

1. Вычисляем , :

если , то переходим к шагу 4;

если , то переходим к шагу 3;

если , то переходим к шагу 2.

2. Получаем новый отрезок , , . Находим ; если , то , и , в противном случае переход к 0.

3. Получаем новый отрезок , , . Находим ; если , то , и , в противном случае , находим по формуле (*) и переход к 1.

4. Получаем новый отрезок , , . Находим ; если , то , и , в противном случае , находим по формуле (**) и переход к 1.

Вернемся к решению нашей задачи.

1. Имеем отрезок . Вычисляем на нем по правилам (*) и (**) точки и : и .

2. Вычисляем и : , .

3. Так как , то имеем новый отрезок поиска:

. Проверяем на остановку: .

4. На новом отрезке нам уже известна одна точка золотого сечения . Находим .

5. Вычисляем и : , .

6. Сравнивая значения и , имеем, что , следовательно, приходим к новому отрезку . На нем имеем точку золотого сечения , .

7. Находим новые точки на отрезке ,

8. Вычисляем , . Известно, что и поэтому заключаем, что новый отрезок поиска .

9. На новом отрезке ,

10. Находим , . Сравниваем: . Заключаем, что новый отрезок ;

11. На новом отрезке ,

12. Находим , . Так как , новый отрезок поиска , . Вычисления закончены , .

Задача №6

Задание. 1) Вычислить интеграл по формуле левых и правых прямоугольников при .

2) Вычислить интеграл по формуле трапеций с тремя десятичными знаками.

3) Вычислить интеграл по формуле Симпсона при ; оценить погрешность результата, составив таблицу конечных разностей.

1) ; 2) ;

3) .

Решение. 1) Для вычислений по формулам левых и правых прямоугольников при разобъем отрезок интегрирования на 10 частей с шагом . Составим таблицу значений подынтегральной функции в точках деления отрезка:

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1.5

1.58

1.66

1.74

1.82

1.90

1.98

2.06

2.14

2.22

2.30

0.3165

0.3037

0.2922

0.2815

0.2716

0.2626

0.2541

0.2463

0.2390

0.2322

0.2259

Находим значения сумм: ; . Получим приближенное значение интеграла. По формуле левых прямоугольников

По формуле правых прямоугольников

Эти результаты отличаются уже в сотых долях. Более точное значение можно получить, определив полусумму

2) Для достижения заданной степени точности необходимо определить значение так, чтобы

(*)

Здесь ; ; , где .

Находим , ;

.

Положим , тогда неравенство (*) примет вид , откуда , т.е. ; возьмем .

Вычисление интеграла проводим по формуле

,

где ; ; .

Все вычисления приведены в таблице:

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

0.7

0.73

0.76

0.79

0.82

0.85

0.88

0.91

0.94

0.97

1.00

1.03

1.06

1.09

1.12

1.15

1.18

1.21

1.24

1.27

1.30

0.88386

0.85572

0.82898

0.80366

0.77973

0.75700

0.73546

0.71501

0.69551

0.67700

0.65937

0.64259

0.62657

0.61140

0.59669

0.58272

0.56935

0.55658

0.54431

0.53253

0.52129

Таким образом,

.

3) Согласно условию , поэтому .

Расчетная формула имеет вид

где , .

Вычисления значения функции запишем в таблице:

0

1

2

3

4

5

6

7

8

1.2

1.25

1.30

1.35

1.40

1.45

1.50

1.55

1.60

0.1211

0.1520

0.1782

0.2000

0.2176

0.2312

0.2410

0.2473

0.02503

Следовательно,

.

Для оценки точности полученного результата составим таблицу конечных разностей функций до разностей четвертого порядка

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0.1211

0.1520

0.1782

0.2000

0.2176

0.2312

0.2410

0.2473

0.2503

0.0309

0.0262

0.0218

0.0176

0.0136

0.0098

0.0063

0.0030

-0.0047

-0.0044

-0.0042

-0.0040

-0.0038

-0.0035

-0.0033

0.0003

0.0002

0.0002

0.0002

0.0003

0.0002

-0.0001

0.0000

0.0000

0.0001

-0.0001

Так как , то остаточный член формулы

Погрешность вычислений можно оценить из соотношения

.

Значит, полученные четыре десятичных знака верны.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]