Вычислительные методы
Метод деления отрезка пополам (метод дихотомии, метод бисекции)
Метод Ньютона (метод касательных)
Метод секущих (метод хорд)
Постановка задачи
Метод исключения Гаусса с выбором главного элемента по столбцу
Вычисление определителя методом исключения Гаусса
Метод Зейделя
Интерполяция функции многочленами Лагранжа
Аппроксимация функций. Метод наименьших квадратов
Квадратичная аппроксимация (m = 2)
Линейная аппроксимация (m =1)
Постановка задачи численного интегрирования
Метод трапеций
Правило Рунге практической оценки погрешности
Метод Эйлера
Модифицированные методы Эйлера
Метод Рунге – Кутта
Методом деления отрезка пополам найти корень уравнения
Решение системы линейных алгебраических уравнений простым методом исключения Гаусса
Навигация
Методом деления отрезка пополам найти корень уравнения
Вычислительная математика
100779
знаков
18
таблиц
23
изображения
1. Методом деления отрезка пополам найти корень уравнения
4(1 – x2) – ex = s с точностью e = 10-3.
2. Методом Зейделя решить систему уравнений с точностью e =10-3.
6.2+s 2.2+s 1.2+s 16.55+s
A = 2.2+s 5.5+s -1.5+s , b = 10.55+s .
1.2+s -1.5+s 7.2 +s 16.80+s
3. Найти приближение функции f(x) = esxна отрезке [0, 1] многочленом Тейлора с точностью e = 10-3 . Вычислить es.
4. Вычислить приближенно по формуле средних прямоугольников интеграл 
при n = 4 и оценить погрешность результата.
5. Методом Эйлера найти численное решение задачи Коши
y'= 2sy; y(0) = 1, на отрезке [0, 1] с шагом h = 0.2.
Сравнить с точным решением.
Указания к выполнению лабораторных работ
Программой курса предусмотрено проведение четырех лабораторных работ. Лабораторные работы ориентированы на использование системы Maple.Система Maple V была создана группой символьных вычислений в 1980 году в университете Waterloo, Канада. В конце 1997 года вышла реализация Maple V R5.
Maple V принадлежит к классу прикладных программных пакетов, объединенных под общим названием Computer Algebra Systems (CAS) - системы компьютерной алгебры. Самым важным отличием Maple от таких пакетов как MathCad, MatLAB, Mathematica, является то, что она была изначально задумана как символьный пакет. Как и любой представитель данного семейства продуктов, Maple ориентирована на решение широкого ряда математических проблем. Она включает в себя большое количество специальных пакетов для решения задач линейной и тензорной алгебры, евклидовой и аналитической геометрии, теории чисел, теории графов, теории вероятностей, математической статистики, комбинаторики, теории групп, численной аппроксимации и линейной оптимизации, задач финансовой математики и многих других.
В основу Maple положен алгоритмический язык высокого уровня, предназначенный для реализации обычного процедурного программирования. Maple-язык "понимает" все стандартные объекты типа циклов (while, for), операторов условного перехода (if-then-else), массивов (array), списков (list), наборов (set), таблиц и т.д. Есть также возможность работы с файлами, что позволяет строить системы, состоящие из множества модулей, подгружая необходимые процедуры в процессе выполнения программы, а также реализовывать ввод и вывод больших объемов данных. Реализованы также все стандартные процедуры обработки строковой информации.
Применение Maple в образовании способствует повышению фундаментальности математического образования и сближает нашу образовательную систему с западной.
Лабораторные работы предполагают использование встроенных функций Maple, позволяющих решать основные задачи курса "Вычислительные методы".
В задачах используется параметр n – номер студента в списке группы.
Лабораторная работа №1.
Решение нелинейных уравнений и систем линейных уравнений.
Используемые функции: solve, fsolve, plot.
1. Найти точное решение уравнения:5x2+2x – n = 0.
2. Найти приближенное решение этого же уравнения.
3. Построить график левой части уравнения.
4. Найти приближенное решение уравнения x2ex – n = 0.
5. Построить график левой части уравнения.
6. Найти точное решение системы уравнений.
2x1 + 6x2 – x3 = –12 + n
5x1 – x2 + 2x3 = 29 + n
–3x1 – 4x2 + x3 = 5 + n
7. Найти приближенное решение этой же системы уравнений.
Лабораторная работа №2.
Построение интерполяционных многочленов.
Используемые функции: interp, plot, subs.
1. Найти приближение функции, заданной в точках, многочленом, значения которого совпадают со значениями функции в указанных точках.
x 1 3 5 7 9
y 0+n 4+n 2+n 6+n 8+n
2. Построить график полученного интерполяционного многочлена .
3. Найти значение функции в точке x = 6.
Лабораторная работа №3
Вычисление определенных интегралов.
Используемые функции: int, plot, evalf.
1. Найти аналитическое выражение для неопределенного интеграла 
.
2. Построить графики найденного интеграла - красным цветом и подинтегральной функции - синим цветом.
3. Вычислить значение этого интеграла в пределах от 2 до n + 2:
4. Вычислить приближенное значение интеграла 
.
Лабораторная работа №4
Решение обыкновенных дифференциальных уравнений.
Используемые функции: dsolve, plot, odeplot, op, with.
1. Найти аналитическое решение задачи Коши: y'(t) = (1/n)(t + y), y(0) = n.
2. Построить график найденного решения на отрезке [0, n].
3. Найти численное решение задачи Коши y'(t) = sin(ny(t))+t2), y(0) = n в точках t = 1 и t = 2.
4. Построить график найденного решений на отрезке [0, 5].
Указания к выполнению курсовых работ
Цель курсовой работы – приобретение студентами практического опыта реализации на ЭВМ алгоритмов численных методов для конкретных задач. Язык программирования выбирает студент.
Требования к выполнению курсовой работы
Результаты курсовой работы оформляются в виде отчета. Отчет по курсовой работе должен содержать следующие разделы:
1. Постановка задачи.
2. Описание математического метода.
3. Описание алгоритма реализации математического метода в виде блок-схемы или по шагам.
4. Листинг программы.
5. Контрольный пример. Анализ полученных результатов.
Темы курсовых работРешение нелинейных уравнений
Указание. В курсовых работах 1 – 10 необходимо проанализировать два предложенных метода решения нелинейных уравнений, написать алгоритмы и программы этих методов. С помощью этих программ решить контрольный пример, предварительно локализовав корни уравнения (п. 2.2). Дать сравнительный анализ полученных результатов.
1. Решение нелинейных уравнений методом деления отрезка пополам и методом простых итераций.
Контрольный пример. Найти один действительный корень уравнения x5 – x – 1 = 0 с точностью e = 10-5.
Указание. При применении метода простых итераций преобразовать исходное уравнение так, чтобы итерационный процесс сходился (п. 2.4).
2. Решение нелинейных уравнений методом деления отрезка пополам и методом секущих.
Контрольный пример. Найти три корня уравнения x3 – 4x2 + 2 = 0 с точностью e = 10-5.
3. Решение нелинейных уравнений методом деления отрезка пополам и методом Ньютона.
Контрольный пример. Найти три корня уравнения x3 + 3x2 – 1 = 0 с точностью e = 10-5.
4. Решение нелинейных уравнений методом деления отрезка пополам и методом ложного положения.
Контрольный пример. Найти три корня уравнения x3 + 3x2 – 1 = 0 с точностью e = 10-5.
5. Решение нелинейных уравнений методом простых итераций и методом Ньютона.
Контрольный пример. Найти один действительный корень уравнения x = 0.5
с точностью e = 10-5.
6. Решение нелинейных уравнений методом простых итераций и методом секущих.
Контрольный пример. Найти один действительный корень уравнения x = 0.5
с точностью e = 10-5.
7. Решение нелинейных уравнений методом простых итераций и методом ложного положения.
Контрольный пример. Найти один действительный корень уравнения x = 0.5
с точностью e = 10-5.
8. Решение нелинейных уравнений методом секущих и методом Ньютона.
Контрольный пример. Найти три корня уравнения x3 + 3x2 – 3 = 0 с точностью e = 10-5.
9. Решение нелинейных уравнений методом Ньютона и методом ложного положения.
Контрольный пример. Найти три корня уравнения x3 + x2 – 10x +8 = 0 с точностью e = 10-5.
10. Решение нелинейных уравнений методом секущих и методом ложного положения.
Контрольный пример. Найти три корня уравнения x3 – x2 – 4x +4 = 0 с точностью e = 10-5.
Решение систем линейных алгебраических уравнений
Похожие работы
... . Рассмотрение метода ветвей и границ для решения задачи о коммивояжере удобнее всего проводить на фоне конкретного примера. Пользуясь введенными здесь обозначениями, мы проводим это описание в следующей лекции. Введем некоторые термины. Пусть имеется некоторая чис- ловая матрица. Привести строку этой матрицы означает выде-лить в строке минимальный элемент (его называют константой приведения) ...
... если - предельная абсолютная погрешность приближённого числа , то (1.2) отсюда следует, что (1.3) Значение предельной абсолютной погрешности, обычно, подбирается интуитивно по смыслу задачи. Пример 2: Определить предельную абсолютную погрешность числа , заменяющего число , точное значение которого нам неизвестно. Так как мы знаем, что , ...
... удивили меня…, хоть речь идёт обо мне самой. Они действительно написаны прекрасным стилем, который превосходит стиль самого очерка" /2/. 2.3. Рождение первенца и критическое перенапряжение Августа Ада Лавлейс работает с большим напряжением. В письмах к Бэббиджу она неоднократно жалуется на утомление, болезни, плохое самочувствие. Наконец, 6 августа Бэббидж отсылает Аде свои последние замечания ...
... в Украине, бывшем Советском Союзе и за рубежом научная школа теоретического программирования. В 2001-м году ее не стало... Но не только в научном плане велика роль женщин в развитии вычислительной техники. Со временем образуется огромное количество различных фирм по разработке и продаже программного и аппаратного обеспечения. Следовательно, разыгрываются человеческие трагедии капиталистического ...
0 комментариев