- •Экзаменационные вопросы
- •Нахождение корней методом половиного деления
- •Достоинства и недостатки
- •Оценка погрешности приближенного корня (при любом методе вычислений)
- •Метод итерации
- •Геометрическая модель
- •Условие сходимости итерационного процесса
- •Оценка приближения
- •Вторая формула для вычисления погрешности
- •Условия окончания процесса итерации
- •Метод Ньютона (метод касательных)
- •Геометрическая интерпретация метода Ньютона
- •Сходимость итерационного процесса в методе Ньютона
- •Оценка приближения
- •Векторы и матрицы. Основные определения
- •Элементарные преобразования матриц
- •Подобные матрицы
- •Треугольные матрицы
- •Абсолютная величина. Норма матрицы
- •Канонические нормы
- •Решение систем линейных уравнений
- •Метод Гаусса
- •Прямой ход
- •Обратный ход
- •Процедура приведения матрицы к треугольному виду
- •Обращение матриц методом Гаусса (Вычисление обратной матрицы методом Гаусса)
- •Итерационные методы решения систем линейных уравнений
- •Метод Якоби
- •Сходимость метода Якоби
- •Оценка погрешности приближения процесса итерации в методе Якоби
- •Приведение линейной системы к виду, удобному для итерации
- •Метод Зейделя
- •Сходимость метода Зейделя (первое достаточное условие)
- •Полная проблема собственных значений
- •Метод Данилевского
- •Исключительные случаи метода Данилевского
- •Вычисление собственных векторов по Данилевскому
- •Метод вращений
- •Трехдиагональная матрица
- •Ортогональные матрицы
- •Преобразование симметричной матрицы к трехдиагональному виду посредством вращений
- •Вычисление собственных векторов трехдиагональной матрицы и исходной матрицы
- •Частная проблема собственных значений
- •Определение наибольшего по модулю собственного значения матрицы
- •Постановка задачи интерполирования
- •Конечные разности
- •Обобщенная степень
- •Конечные разности для обобщенной степени
- •Первая интерполяционная формула Ньютона
- •Вторая интерполяционная формула Ньютона
- •Интерполяционная формула Лагранжа (для произвольных узлов интерполирования)
- •Оценки погрешностей
- •Оценка погрешности интерполяционной формулы Лагранжа
- •Оценка погрешностей интерполяционных формул Ньютона
- •Формула прямоугольников
- •Погрешность формулы прямоугольников
- •Обобщенная теорема о среднем
- •Квадратурные формы Ньютона-Котеса
- •Формула трапеций
- •Формула погрешности
- •Общая формула трапеций
- •Формула Симпсона и ее погрешность
- •Погрешность формулы Симпсона (без вывода)
- •Общая формула Симпсона
- •Приближенное (численное) дифференцирование
- •Формулы приближенного дифференцирования, основанные на первой интерполяционной формуле Ньютона
- •Нормальная система дифференциальных уравнений
- •Задача Коши
- •Метод Эйлера
- •Достоинства и недостатки метода Эйлера
- •Метод Рунге-Кутта
- •Постановка задачи об апроксимации ф-и
- •Системы ф-ий, ортогональные на интервале
- •Полные системы
где
|
(b a) |
3 |
|
f00( )+f |
00( )+:::+f |
00( |
) |
||||
Rn = |
|
0 |
2 |
|
|
|
n 1 |
|
|||
|
24n2 |
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
так как второй сомножитель удовлетворяет неравенству |
|
|
|
|
|||||||
m 6 |
f |
00( )+f00( )+:::+f |
00( |
) |
6 M |
|
|||||
|
0 |
|
|
2 |
|
n 1 |
|
|
|
||
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
то он равен какому-либо из значений производной f00( ), поэтому окончательно получим
Rn = (b a)3 f00( ) a 6 6 b
24n2
20 Квадратурные формы Ньютона-Котеса
b
Пусть для ф-и y = f(x) необходимо вычислить интеграл ydx. Пусть h = b na и
a
x0 = axi = a + ih i = 0; 1; 2; :::; n 1 xn = b yi = f(xi) i = 0; 1; 2; :::; n
Заменяя ф-ю y соответствующим интерполяционным полиномом Лагранжа получим приближенную квадратурную формулу
bn
P
ydx = Aiyi(1)
ai=0
Ai - некоторый коэффициент. Найдем явные формулы для коэффициента Ai. Полином Лагранжа:
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
iP |
|
|
|
|
Ln(x) = pi(x)yi (2) |
|
|||
|
|
|
=0 |
|
|
|
где |
|
|
|
|
|
|
pi(x) = |
|
(x x0):::(x xi 1)(x xi+1):::(x xn) |
(3) |
|||
|
(xi x0):::(xi xi 1)(xi xi+1):::(xi xn) |
|
||||
Введя обозначения |
|
|
|
|
|
|
|
|
q = x x0 (4) |
|
|||
|
|
|
|
h |
|
|
|
q[n+1] = q(q 1):::(q n) (5) |
|
||||
получим, что полином |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n ( 1)n 1 |
q[n+1] |
|
|
|
|
iP |
|
q i yi (6) |
|
|
|
|
|
|
|||
|
Ln(x) = |
=0 i!(n i)! |
|
Заменяя в формуле (1) функцию y полиномом Ln(x) в силу формулы (6) получим:
Так как q =
получим
xn ( 1)n 1 q[n+1] |
|
|
0 |
|
|
Ai = x |
i!(n i)! q i |
dx |
x hx0 , то произведя замену переменных
x = hq + x0 и dx = hdq
( 1)n i n q[n+1]
Ai = h i!(n i)! q i dq i = 0; 1; :::; n (7)
0
53