Файл: Типовой расчёт по Численным методам.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 27.04.2025

Просмотров: 238

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

6

N

A

b

N

A

b

N

A

b

1

85

9

5

341

4

3

8

98

852

103

4

1

6

40

7

122

7

1

8

242

8

2

9

101

2

642

9

2

1

39

0

161

7

5

9

147

493

9

104

6

2

508

4

4 5 90

400

0

1

19

2

40

122

10

7

3

950

9

152

8

10

832

6

10

141

4

1158

9

2

96

5

237

9

2

7

104

636

10

0

3

1

65

280

11

2

5 5 59

428

12

8

160

9

7

1221

134

7

8

5

1150

8

131

7

7

690

5

1

47

2

204

8

101

2

1

320

157

8

9

9

85

127

8

7

8

966

1

2

7

89

153

2

2

10

83

425

4

4

8

111

848

13

2

7

124

9

790

14

5

2

43

1

41

15

1

6 76 9

101

58

6

1

5

108

8

121

4

4

279

7

60

0

2

221

6

77

2

0

697

73

3

2

8

615

82

4

3

3

788

115

3

8

4

242

3

4

92

8

519

6

10

1

129

363

16

1

99

7

6

834

17

7

144

8

9

728

18

4

9

81

2

161

6

10

9

164

734

3

6

5

82

1

7

132

10

2

762

7

7

151

9

417

100

8

9

1

793

91

8

6

2

790

1

43

2

1

86

0

6

9

105

522

6

7

10

139

651

19

5

3

53

2

78

20

147

8

5 9

469

21

4

0

52

5

5

10

9

3

111

852

5

103

9

6

450

97

1

8

6

517

99

9

2

4

935

5

8

93

2

909

4

96

7

8

172

142

9

1

10

453

107

8

2

9

114

6

10

4

108

482

22

7

3

122

6

96

23

8

6

9

118

373

24

21

0

1

4

40

9

2

0

74

420

4

4

110

5

527

6

1

90

3

620

8

73

1

5

435

0

39

2

5

112

2

44

1

5

183

6

3

69

4

495

143

6

10

5

643

5

6

0

78

323

25

79

4

3

3

293

26

8

9

102

1

484

27

3

113

5

9

125

3

5

2

95

840

8

8

5

124

387

115

9

1

5

135

10

127 6 3

269

5

77

1

6

84

6

4

76

3

694

7

114

1

7

934

9

81

1

3

245

4

0

3

41

216

28

119

8

6

4

1165

29

2

3

9

107

619

30

7

82

6

1

395

7

7

7

111

666

82

6

3

6

140

2

10

101

1

60

6

6

109

6

139

6

4

104

5

154

83

9

2

0

209

Задание 11.

Выполнить три итерации по методу Зейделя для системы уравнений

Ax = b (не переставляя строк). В

качестве начального приближения взять нулевой вектор. Изобразить графически поведение итерационного процесса. Сопоставить его сходимость с выполнением достаточных условий сходимости метода.

N

A

b

N

A

b

N

A

b

N

A

b

N

A

b

1

4

4

8

2

4

4

4

3

4

4

4

4

4

4

20

5

5

4

15

4

5

25

5

4

20

4

4

4

4

4

4

5

5

5

6

3

2

6

7

1

1

1

8

2

2

4

9

3

2

9

10

2

2

4

2

2

4

4

1

2

2

4

8

2

3

15

2

2

6


7

N

A

b

N

A

b

N

A

b

N

A

b

N

A

b

11

1

1

3

12

4

3

20

13

4

4

4

14

3

3

9

15

2

1

4

1

2

8

3

4

12

4

4

16

3

3

3

1

2

2

16

2

5

10

17

4

5

20

18

5

3

10

19

5

5

20

20

5

4

15

5

2

4

4

4

16

3

3

6

4

5

10

4

5

20

21

1

2

3

22

2

1

8

23

4

3

20

24

5

5

15

25

5

5

10

2

1

4

1

2

8

3

3

12

5 5

15

5

5

20

26

2

2

4

27

4

4

16

28

4

5

16

29

3

3

12

30

2

3

2

2

3

12

5

4

16

5

4

20

3

5

5

3

2

2

Задание 12.

Функция y = y(x) задана таблицей своих значений. Применяя метод наименьших квадратов, приблизить

функцию многочленами 1-й и 2-й степеней. Для каждого приближения определить величину среднеквадратичной погрешности. Построить точечный график функции и графики многочленов.

N

таблица

N

таблица

1

x

-2

-1

0

1

2

2

x

-1,2

-0,6

0

0,6

1,2

y

-3,7

-1

-2,2

-4,7

-6,4

y

0,3

2,1

2,6

6

8,7

3

x

-3,6

-1,8

0

1,8

3,6

4

x

-3,6

-1,8

0

1,8

3,6

y

-2

1,6

5,5

6,5

10,4

y

-1,2

-2,6

-3,8

-6,9

-9,3

5

x

-4,8

-2,4

0

2,4

4,8

6

x

-3,8

-1,9

0

1,9

3,8

y

3

-0,3

-0,8

-2,1

-4

y

1

4,5

8

4,8

4,1

7

x

-5,6

-2,8

0

2,8

5,6

8

x

-2

-1

0

1

2

y

-3,9

-4,8

-8

-9,4

-11,4

y

-1,1

1,8

-0,8

-1,4

-4,8

9

x

-3,8

-1,9

0

1,9

3,8

10

x

-5,4

-2,7

0

2,7

5,4

y

0,7

-1,8

-5,4

-7,6

-8,5

y

-3,7

-6,8

-8,9

-11,5

-14,9

11

x

-4,2

-2,1

0

2,1

4,2

12

x

-1,2

-0,6

0

0,6

1,2

y

-1,4

-2,4

-5,9

-7,5

-9,2

y

0,2

-1,3

-3,6

-1,2

0,4

13

x

-4,4

-2,2

0

2,2

4,4

14

x

-4,4

-2,2

0

2,2

4,4

y

1,7

3,2

3,4

4,3

8,2

y

3,2

2,4

-0,3

-0,3

2,1

15

x

-3,8

-1,9

0

1,9

3,8

16

x

-3,4

-1,7

0

1,7

3,4

y

-1,8

-5,2

-7,1

-8,2

-8,2

y

-1,6

-1,4

-3,2

-4,5

-4,8

17

x

-4,4

-2,2

0

2,2

4,4

18

x

-2,6

-1,3

0

1,3

2,6

y

0,5

-0,7

-4,5

-0,8

-0,5

y

3,1

6

5,7

4,3

4,1

19

x

-2,6

-1,3

0

1,3

2,6

20

x

-3,2

-1,6

0

1,6

3,2

y

3,6

3,9

5,1

8,3

10,8

y

3,6

0,5

-3,2

-5,7

-8,7

21

x

-5,8

-2,9

0

2,9

5,8

22

x

-2,4

-1,2

0

1,2

2,4

y

-2,8

-2

-1,4

0,5

3,8

y

0,3

3,2

5

7

9,5

23

x

-5

-2,5

0

2,5

5

24

x

-4,6

-2,3

0

2,3

4,6

y

-2,1

1,5

2,8

5,2

6,1

y

-3,8

-6,3

-9,7

-10,5

-14,4

25

x

-1,6

-0,8

0

0,8

1,6

26

x

-5

-2,5

0

2,5

5

y

-1,1

-0,7

-0,5

1,8

2

y

0,1

1,8

5,7

7,5

10,3

27

x

-3,6

-1,8

0

1,8

3,6

28

x

-3,8

-1,9

0

1,9

3,8

y

-3,6

-6,4

-9,8

-10,5

-12,1

y

-3

-5,7

-6

-5,9

-2,8


8

N

таблица

N

таблица

29

x

-4,2

-2,1

0

2,1

4,2

30

x

-1,4

-0,7

0

0,7

1,4

y

2,9

2,7

2,1

4,2

7

y

1,8

3,7

6,7

6,9

6,9

Задание 14.

Для функции y = y(x), заданной таблицей своих значений, построить интерполяционные многочлены в

форме

N

таблица

x

N

таблица

x

N

таблица

xxe.

Лагранжа и Ньютона. Используя их, вычислить приближенное значение функции в точке

e

e

e

1

x

4

5

6

7

5,12

2

x

-1

0

1

2

-0,82

3

x

2

3

4

5

3,31

y

-2

-1

0

-1

y

-4

0

-3

-5

y

1

0

1

2

4

x

0

1

2

3

0,4

5

x

-2

-1

0

1

-1,52

6

x

0

1

2

3

0,57

y

0

-5

-4

1

y

-2

1

0

4

y

0

3

-3

4

7

x

4

5

6

7

4,59

8

x

-2

-1

0

1

-1,55

9

x

-1

0

1

2

0,72

y

0

-5

1

3

y

4

0

-2

-3

y

2

0

2

-4

10

x

2

3

4

5

2,36

11

x

-5

-4

-3

-2

-4,76

12

x

1

2

3

4

1,9

y

-5

1

0

1

y

4

-2

0

-5

y

0

-3

4

-5

13

x

-2

-1

0

1

-1,78

14

x

-1

0

1

2

0,83

15

x

4

5

6

7

5,63

y

-5

0

4

-4

y

0

-2

-3

-4

y

-4

0

-5

2

16

x

4

5

6

7

4,86

17

x

-1

0

1

2

-0,6

18

x

3

4

5

6

3,27

y

0

-3

1

4

y

1

0

3

-4

y

-5

0

3

-3

19

x

3

4

5

6

4,59

20

x

-2

-1

0

1

-1,26

21

x

-4

-3

-2

-1

-2,21

y

-2

0

-2

-5

y

-4

1

0

-3

y

-4

0

-3

1

22

x

4

5

6

7

5,3

23

x

-3

-2

-1

0

-2,55

24

x

-4

-3

-2

-1

-3,33

y

-5

-4

0

-4

y

0

1

2

2

y

-5

-5

0

2

25

x

0

1

2

3

0,66

26

x

3

4

5

6

3,18

27

x

-4

-3

-2

-1

-2,29

y

0

3

-2

-1

y

-2

1

0

2

y

-2

3

0

4

28

x

4

5

6

7

4,18

29

x

-5

-4

-3

-2

-3,66

30

x

0

1

2

3

0,48

y

0

4

4

-1

y

-4

-5

0

1

y

-4

0

1

-2

Задание 15.

Для функции y = y(x), заданной таблицей своих значений, построить интерполяционный многочлен Нью-

ность приближения. Записать результат с учетом погрешности.

xe и оценить практически погреш-

тона. С его помощью вычислить приближенное значение функции в точке

N

таблица

x

N

таблица

x

N

таблица

x

e

e

e

1

x

-7

-5

-3

-1

0

-4,31

2

x

0

2

3

4

5

3,85

3

x

-5

-4

-2

0

2

-4,68

y

-4

3

-4

4

-3

y

-4

-3

-1

-2

2

y

-1

-2

3

3

-2

4

x

-5

-3

-2

0

2

-1,3

5

x

-6

-5

-4

-2

-1

-5,51

6

x

-6

-5

-4

-2

0

-4,23

y

0

-2

-3

4

0

y

-4

-5

-3

-4

-2

y

3

-2

0

-1

-3

7

x

-9

-8

-7

-5

-3

-6,18

8

x

0

2

4

5

7

0,61

9

x

-4

-3

-2

-1

1

-3,29

y

-4

-3

-1

-4

3

y

3

-3

0

-3

2

y

1

1

-5

-1

2

10

x

-1

0

2

3

4

-0,83

11

x

-2

-1

0

2

3

-1,82

12

x

-3

-2

0

1

2

-2,58

y

0

3

3

4

4

y

-4

4

-5

-2

0

y

4

1

-4

-3

-1


9

N

таблица

x

N

таблица

x

N

таблица

x

e

e

e

13

x

0

2

3

5

7

3,74

14

x

-4

-2

0

2

3

-3,89

15

x

-1

1

3

5

6

3,35

y

-3

-4

-2

3

2

y

-4

-5

0

-1

-1

y

-5

-5

2

-1

4

16

x

-3

-2

0

1

2

0,45

17

x

-4

-2

-1

1

3

-1,63

18

x

0

2

3

5

7

2,63

y

-4

3

1

-5

-3

y

-5

0

-4

-5

-3

y

-5

1

3

-4

3

19

x

-2

0

2

4

5

-1,41

20

x

-1

0

1

2

4

0,26

21

x

-6

-4

-2

0

2

-3,68

y

-5

-2

1

-2

-1

y

-1

-3

-1

3

3

y

2

0

0

0

-3

22

x

-6

-4

-3

-2

0

-3,67

23

x

-8

-7

-6

-4

-3

-7,47

24

x

-5

-4

-2

0

1

-4,29

y

-5

4

-4

-1

-1

y

-2

-2

-1

-1

-5

y

-4

-4

1

-2

0

25

x

-9

-7

-5

-3

-2

-4,17

26

x

-6

-4

-2

0

2

-5,41

27

x

-3

-2

-1

0

2

-0,69

y

1

2

-1

4

2

y

1

0

0

-1

-1

y

3

-1

1

-2

-3

28

x

-5

-4

-2

-1

0

-3,65

29

x

0

1

2

4

5

0,16

30

x

-4

-2

-1

0

1

-3,42

y

0

1

0

4

-4

y

-3

2

-4

-4

1

y

-4

1

2

1

-1

Задание 17.

b

Вычислить приближенное значение интеграла

as f(x) dx, используя квадратурные формулы: а) централь-

ных прямоугольников с шагом h = 0:4; дать априорную оценку погрешности; б) трапеций с шагами

h = 0:4

и h = 0:2; оценить погрешность последнего результата по формуле Рунге и уточнить последний результат по Рунге; в) Симпсона с шагом h = 0:4.

УКАЗАНИЕ. Промежуточные результаты вычислять с шестью значащими цифрами. Аргументы тригонометрических функций вычислять в радианах.

N

f(x)

a

b

N

f(x)

a

b

N

f(x)

a

b

1

2 cos(0:2x2)

3,9

5,5

2

esin x

4,4

6

3

x

1 + x2

0,6

2,2

4

sin x

x cos p

esin2 x

2

3,6

3,1

4,7

5

x

4,3

5,9

6

x

cos(xp

)

sin(1=x)

e cos x

1,7

3,3

7

x

3,5

5,1

8

3,3

4,9

9

p

x

10

ecos2 x

3,5

5,1

11

x

3 sin(0:06x3)

3,9

5,5

1 + e x

3,3

4,9

12

e0:5xp

ln(1 + x2)

x(sin x cos x)

13

x

3,2

4,8

14

3,6

5,2

15

1,7

3,3

sin(1 + p

)

e 0:4 cos(1=x)

4 cos(0:02x3)

16

x

1,3

2,9

17

1,3

2,9

18

4,4

6

x ln x

19

x arctg x

2,8

4,4

20

p

1,7

3,3

21

px + px

0,8

2,4

1 + x

e 1=(xp

)

cos(1=x2)

p

x

22

3,7

5,3

23

1,7

3,3

24

1 + e x

2,5

4,1

25

p3

e0:3x2

e 1=x2

3

4,6

x sin x

3,7

5,3

26

4,6

6,2

27

28

e 0:2 sin x

3,8

5,4

29

e 0:5x2

4,9

6,5

30

e 0:1=x

3,3

4,9

Задание 18.

b

Дан интеграл вида s(c0 + c1x + c2x2 + c3x3 + c4x4)dx. Используя априорную оценку погрешности формулы

a

центральных прямоугольников, определить шаг интегрирования, достаточный для достижения точности " = 0:01, и вычислить интеграл c этим шагом. Вычислив точное значение интеграла, подтвердить достижение

указанной точности.

N

a

b

c0

c1

c2

c3

c4

N

a

b

c0

c1

c2

c3

c4

1

1

1,5

1

0

-3

3

3

2

-0,8

-0,3

3

-4

-1

4

3

3

-1,3

-0,8

-3

-1

4

-2

-3

4

-1,3

-0,8

-4

2

-2

3

0

5

-1,5

-1

2

-1

-1

-2

-1

6

0,6

1,1

-5

-4

0

-1

2

7

0,8

1,3

0

3

-3

4

0

8

0,9

1,4

2

-4

-2

2

1


10

N

a

b

c0

c1

c2

c3

c4

N

a

b

c0

c1

c2

c3

c4

9

-1,3

-0,8

-1

-3

-3

-2

-5

10

-0,7

-0,2

-4

2

3

3

-4

11

-1,8

-1,3

1

0

4

4

0

12

-1,6

-1,1

3

3

-1

-1

-2

13

0,1

0,6

4

-2

3

3

0

14

0,3

0,8

-5

-2

-2

-2

-1

15

-0,6

-0,1

-4

3

4

4

-1

16

-1,2

-0,7

0

4

-4

0

4

17

-1,9

-1,4

-1

1

3

-1

4

18

0,4

0,9

2

-2

3

-4

1

19

-0,8

-0,3

3

3

4

-5

-4

20

-0,4

0,1

1

-4

-5

3

1

21

0,5

1

-1

4

-3

-4

-2

22

-0,1

0,4

-4

0

-5

4

0

23

-1,6

-1,1

0

4

2

-5

1

24

-1,6

-1,1

1

2

1

0

3

25

0,2

0,7

0

3

1

4

3

26

0,1

0,6

0

1

3

3

-3

27

-1,3

-0,8

1

1

-5

-2

-3

28

-0,1

0,4

0

-2

-1

-1

1

29

0,3

0,8

-4

-3

2

0

1

30

0,8

1,3

-5

2

-1

1

-4

Задание 20.

Вычислить центральную и правую разностные производные функции f(x) с шагом h = 0:1 в точке

a + b

x0 = 2 . (Функция и величины a и b даны в задании 17). Выполнить априорную оценку погрешности для каждой формулы, сравнить с точным значением производной. Записать результат с учетом погрешно-

ñòè.

Задание 22.

Численно решить задачу Коши для обыкновенного дифференциального уравнения 1-го порядка

8

>y0 = f(t; y)

<

>

:y(t0) = y0

на отрезке [t0; T ] с шагом h = 0:2: а) методом Эйлера; б) методом Рунге-Кутты 2-го порядка с оценкой погрешности по правилу Рунге. Найти точное решение задачи. Построить на одном чертеже графики точного и приближенных решений.

N

f(t,y)

t0

T

y0

N

f(t,y)

t0

T

y0

1

y

2

y

+ 3(t 1)e3t

-1

0

2e 3

+

+ 3t

1

2

-1

2

t

t2

t 1

3

y

+ t2

t

-1

0

-1

4

y

+

t 4

1

2

0

t 1

t 4

t

5

y

1

2

0

6

y

cos t

+ 2 ln t

+

=2

=2 + 1

0

t

t

t

7

2yt + 2te t2

0

1

0

8

y

+ 2(t 2)e2t

0

1

0

t

2

3y

6

9

+

5t

1

2

2

10

2yt2 + 4t2

0

1

-1

t

t2

y

11

2ty 2t

0

1

0

12

6t

1

2

4

t

13

y sin t + 4 sin t

=2

=2 + 1

2

14

y

+ t + 1

1

2

0

t + 1

2

y

ln t

15

2ty et

t

0

1

2

16

+

e

e + 1

1

t ln t

t

17

y

2e2

18

2y

2

+ 2t ln t

e

e + 1

+

+ 4t

1

2

3

t ln t

t

t2

19

y

t + 3

y ctg t + sin 2t

=2

=2 + 1

2

t + 3

t2

1

2

4

20

21

6t2y + 12t2

0

1

0

22

4t 1

y + 2t

1

2

1

t

23

2t2

0

1

0

24

y cos t + e

sin t

0

1

1

4yt + e

25

y ctg t + sin2 t

=2

=2 + 1

0

26

y cos t + 3 cos t

0

1

-2

27

y ctg t + 4t sin t

=2

1 =2

2=2

28

y

+ t cos t + t

+ 1

2

t