Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Слайды Станкевич 2009.ppt
Скачиваний:
175
Добавлен:
15.06.2014
Размер:
4.65 Mб
Скачать

Нормальная система для полинома второй степени

P2(x)=a0+a1x+a2x2

(n

n

i 0

n

i 0

1)a0

xa i 0

xi2 a0

n xi

i 0

n x2

i

i 0

n x3

i

i 0

a1

a1

a1

n

i 0

n

i 0

n

i 0

xi2 a2

xi3 a2

xi4 a2

n

yi

i 0

n

yi xi

i 0

n

yi xi2

i 0

Пример. Осуществим аппроксимацию табличных данных полиномом второй степени.

x

-3

-1

0

1

3

y

-4

-0.8

1.6

2.3

1.5

, Вычислим коэффициенты нормальной системы уравнений:

 

4

 

 

4

 

4

 

4

,

xi

0,

xi2 20,

xi3

0,

xi4 164,

 

i 0

 

 

i 0

 

i 0

 

i 0

 

4

 

 

 

4

 

4

 

 

yi

0,6

yi xi

19,6

yi xi2 21.

 

i 0

 

 

 

i 0

 

i 0

 

Нормальная система будет иметь вид:

 

5a0 0a1 20a2

 

0,6

 

0a0 20a1 0a2

19,6

 

 

20a 0a 164a

2

21

 

0

1

 

Решение системы:

a0=1,234;

a1=0,98; a2=-

0,279.

 

 

 

 

P2(x)=1,234+0,98x-0,279x2.

Пример. Выведем систему уравнений для определения коэффициентов a и b функции

осуществляющей среднеквадратичную аппроксимацию заданной функции по n+1 точке

Минимизируемая функция

условие экстремума

нормальная система

Решение систем линейных алгебраических уравнений.

Способы решения систем линейных уравнений делятся на две группы:

Точные методы, представляющие собой алгоритмы для вычисления корней системы (решение систем с помощью

обратной матрицы, правило Крамера, метод Гаусса и др.),

Итерационные методы, позволяющие получить решение системы с заданной точностью путем сходящихся итерационных процессов (метод итерации, метод Зейделя и др.).

Метод Гаусса

Систему уравнений

a11 x1

a12 x2

... a1n xn b1,

 

a22 x2

... a2n xn b2 ,

a21x1

 

 

 

. . . . . . . .

an1x1

an2 x2

... ann xn bn .

 

 

 

представляют в виде матрицы

a11

a12

.....a1n

b1

 

 

 

a22

...a2n

b2

 

a21

 

..

..

..

..

 

 

 

a

 

...a

 

b

 

a

n1

n2

nn

 

 

 

 

n

 

которую последовательным исключением неизвестных приводят к эквивалентной системе с треугольной матрицей вида

c11

c12

....c1n

d1

 

 

0

c22

...c2n

d2

 

 

 

... ...

...

...

 

 

0

0

....c

d

 

 

 

n

 

 

 

 

nn

 

 

Эта процедура называется прямой ход. Все коэффициенты (включая d) на каждом

шаге прямого хода пересчитываются по формулам

cij cij

cik ckj

,

di=ci(n+1)

ckk

 

 

 

где k – индекс исключаемой неизвестной xk из системы уравнений.

При обратном ходе последовательно вычисляются неизвестные, начиная с xn.

Пример. Решить методом Гаусса следующую систему уравнений, представленную в виде матриц коэффициентов

 

27

36

73

8

 

 

142

 

 

15

12

50

16

 

 

44

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

3

4

9

5

 

14

 

 

 

 

 

 

 

9

12

10

16

 

 

76

 

 

 

 

 

 

-27

-36

73

8

142

-15

-12

50

-16

44

3

4

-9

5

-14

9

12

-10

-16

-76