Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Информатика_Методы

.pdf
Скачиваний:
22
Добавлен:
17.03.2015
Размер:
1.4 Mб
Скачать

21.01.2013

Геометрическое представление решения системы

 

 

у x

при условии │g′(x)│ < 1

 

 

 

g( x)

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

y x

 

 

 

 

 

y x

 

 

 

B1

y g( x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A0

A1

 

B2

 

 

 

 

B2

 

 

 

M

 

 

 

 

 

 

 

B3

 

 

A2

 

 

 

 

A1

 

 

 

A0

 

 

 

B1

 

 

B3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y g( x)

M

A2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

o x3 x2

x1

x0 x o

x1 x3

 

x2

 

x0

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Итерационный процесс сходится к корню

61

61

21.01.2013

Расходящийся процесс итерации при условии │g′(x)│ > 1

y

A2

 

 

y x

 

y g( x)

 

 

A1 B2

A0 B1

M

o x0 x1

x2

x

62

62

21.01.2013

Условие сходимости метода

простой итерации

Процесс итерации сходится к решению уравнения x = g (х) и, соответственно,

f (х) = 0 при таких начальных значений x, для которых выполняется условие

g′(x)│ < 1

Таким образом, в методе итераций важно правильно выбрать вид функции g (х) и значение начального

приближения x0.

63

63

21.01.2013

Уравнение f (х) = 0 можно преобразовать следующим образом:

х = х – m ∙ f (х),

где m - отличная от нуля константа. В этом случае

g (x) = х – m ∙ f(х).

Функция g (x) должна удовлетворять условию сходимости:

g′(x)│ < 1, т. е. │1 – m ∙ f (х)│ < 1.

Нужно подобрать m, так чтобы для всех

x из [a, b] это условие соблюдалось.

64

64

21.01.2013

Достоинство: Простой и быстрый

метод.

Недостатки: Не всегда сходится к решению. Требует

предварительной подготовки

(преобразование исходного уравнения)

65

65

21.01.2013

Пример. Уточнить корень уравнения

f (x) = x3 х – 1 = 0,

лежащий на отрезке [1; 2] с точностью ε =

0,01.

Преобразуем уравнение к виду x = g (x) :

 

 

 

 

 

 

Вариант 1

 

 

 

 

 

 

x = x3 – 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Здесь g (x) = x3 – 1

 

 

и g'(x) = 3x2 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

g'(x) ≥ 3 при 1 < x < 2 - условие сходимости не

выполняется.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант 2

 

 

 

 

 

 

x 3

 

 

 

x 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

Здесь g( x)

3

 

x 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и g ( x)

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

3 ( x

 

1)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

при 1 < x < 2 -

сходимость обеспечивается.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 g ( x)

33

4

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Возьмем x0 = 1. Последовательные приближения вычислим

по формуле

x

i 1

3

x

i

1,

i 0, 1, 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,312 ,

 

 

1,322 ,

 

 

1,3243.

Получим x 3 1 1 1,260 ,

x

2

x

3

x

4

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таким образом,

 

можно принять ξ = 1,324 с точностью ε = 0,01. 66

66

21.01.2013

РЕШЕНИЕ СИСТЕМЫ ЛИНЕЙНЫХ УРАВНЕНИЙ

67

67

21.01.2013

Способы решения систем линейных

уравнений делятся на две группы:

1)прямые методы (решение систем с помощью обратной

матрицы, правило Крамера,

метод Гаусса и др.);

2)итерационные методы,

позволяющие получить решение

системы с заданной точностью (метод итерации, метод Зейделя

и др.).

68

68

21.01.2013

Вследствие неизбежных

округлений результаты даже

прямых методов являются приближенными. При использовании

итерационных методов, сверх

того, добавляется погрешность метода.

Прямые методы, как правило,

имеют высокую эффективность, но в случае больших матриц они

уступают итерационным.

69

69

21.01.2013

Рассмотрим прямой метод решения СЛУ - Метод последовательных исключений неизвестных Гаусса.

Дана система из n линейных алгебраических уравнений относительно

n неизвестных

 

х1, х2, …, хn:

 

a11 x1 a12 x2

... a1n xn

b1 ,

 

 

 

a22 x2

... a2n xn

b2 ,

a21 x1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

. . . . . . . .

 

 

 

 

a

n1

x

a

n2

x

2

... a

nn

x

n

b .

 

1

 

 

 

 

n

70

70