Интерполяционный многочлен Лагранжа 7 страница
include $_SERVER["DOCUMENT_ROOT"]."/cgi-bin/header.php"; ?>
Интерполяционный многочлен Лагранжа 7 страница
Т.к. конечные разности 4-го порядка почти постоянные, то влияние конечных разностей старшего порядка незначительно. Поэтому вычисление производной проведем по формуле:

Т.к. ближайший слева от x=0,12 узел
.
Значение t найдем из равенства 


Аналитическое выражение функции:

Поэтому точное значение 
Абсолютная погрешность равна

Ответ:
, 
Порядок выполнения работы: Вычислить значение производной в точке x=0,62 функции, заданной таблично, используя интерполяционные формулы Ньютона. Найти значение производной функции в точке x=0,62 из ее аналитического выражения и вычислить абсолютную погрешность.
x
| 0,6
| 0,7
| 0,8
| 0,9
| 1,0
| 1,1
| 1,2
|
sinx
| 0,5646
| 0,6442
| 0,7174
| 0,7833
| 0,8415
| 0,8912
| 0,9320
|
x
| 0,05
| 0,15
| 0,25
| 0,35
| 0,45
| 0,55
| 0,65
|
cos x
| 0,9988
| 0,9888
| 0,9689
| 0,9394
| 0,9004
| 0,8525
| 0,7961
|
Контрольные вопросы
1. В каких случаях прибегают к приближенному дифференцированию?
2. Как по табличным данным можно находить аналитическое выражение производной?
3. Что представляет собой интерполяционная формула Ньютона?
4. Как составляют таблицу конечных разностей для данной функции?
5. В чем заключается неккоректность задачи численного дифференцирования?
6. В чем заключается применение ряда Тейлора для численного дифференцирования?
Практическое занятие № 17
Тема: «Численное решение обыкновенных дифференциальных уравнений. Метод Эйлера»
Основные вопросы: Задача Коши. Существование и единственность решения задачи Коши. Геометрический смысл правой части дифференциального уравнения. Понятие численного решения задачи Коши. Метод Эйлера. Усовершенствования метода Эйлера. Метод Эйлера-Коши. Метод Рунге-Кутты. Учет погрешностей квадратурных формул методом двойного перерасчета.
Краткие теоретические сведения: Пусть требуется найти на отрезке [а, b] решение обыкновенного дифференциального уравнения
при заданном начальном условии
. Решением дифференциального уравнения называется такая дифференцируемая функция
, которая при подстановке в уравнение обращает его в тождество.
Рассмотрим численные методы решения этой задачи. Отметим, что численные методы дают искомое приближенное решение в виде таблицы значений.
Разобьем отрезок [а, b] на n равных частей - элементарных отрезков точками x0, x1,..., хn, причем, х0 = а, хn = b. Величину
будем называть шагом интегрирования. Тогда
.
Метод Эйлера. Согласно методу Эйлера, зная значение искомой функции в начале отрезка [а, b]:
, приближенное значение решения уравнения в точке у1, можно определить по формуле
.
Затем в качестве у0 выступает значение у1, находится у2 и т.д.
Общая итерационная формула метода Эйлера имеет вид
.
Геометрический смысл метода Эйлера заключается в аппроксимации решения на отрезке [xi , xi+1] отрезком касательной, проведенной к графику решения в точке xi (рис. 20). Затем строится касательная к кривой у = у(х) в точке xi+1 и переносится параллельно самой себе до совмещения с концом касательной, полученной на предыдущей итерации.
Полученная ломаная и будет представлять собой приближенное решение, полученное методом Эйлера.
Формула Эйлера имеет погрешность метода
.
Часто при решении дифференциального уравнения численными методами требуется обеспечить точность вычислений . Для практического выбора шага h с целью обеспечения заданной точности применяется следующий прием.
Выполняются два расчета: с числом разбиений n и 2n. Вычисления заканчивают, если
. В случае, если полученные результаты отличаются более чем на требуемую точность, число разбиений удваивается и вновь производится сравнение результатов.
Метод Эйлера-Коши.В данном методе на каждом интервале расчет проводится в два этапа. На первом (этап прогноза) определяется приближенное решение на правом конце интервала по методу Эйлера, на втором (этапе коррекции) уточняется значение решения на правом конце с использованием полусуммы тангенсов углов наклона на концах интервала:
Dyi=
×(f(xi, yi)+f(xi+1,
)), где
= yi+h× f(xi, yi).
Абсолютную погрешность метода определяют из приближенного равенства
|
-y(xi)| »
|
- yi|, i=1,2,…,n.
include $_SERVER["DOCUMENT_ROOT"]."/cgi-bin/footer.php"; ?>