- •Поліном Лагранжа
- •Завдання для самостійної роботи
- •Тема: Апроксимація функцій Теоретичні відомості Емпіричні формули
- •Визначення параметрів емпіричної залежності
- •Метод найменших квадратів
- •Розв’язок
- •Завдання для самостійної роботи
- •Розв’язок
- •Метод Сімпсона
- •Розв’язок
- •Завдання для самостійної роботи
- •Лабораторна рОбота №3
- •Теоретичні відомості Чисельне розв’язання систем лінійних алгебраїчних рівнянь
- •Метод Гаусса
- •Метод Гаусса-Зейделя
- •Розв’язок
- •Завдання для самостійної роботи
- •Лабораторна рОбота №4 Тема: Нелінійні рівняння Теоретичні відомості
- •Метод хорд
- •Метод Ньютона (метод дотичних)
- •Розв’язок
- •Комбінований метод хорд і дотичних
- •Метод ітерацій або метод послідовних наближень
- •Розв’язок
- •Завдання для самостійної роботи
- •Лабораторна рОбота №5 Тема: Чисельне розв’язання звичайних диференційних рівнянь Теоретичні відомості
- •Метод Ейлера
- •Модифікації методу Ейлера
- •Метод Рунге-Кутта
- •Завдання для самостійної роботи
- •Список літератури
Розв’язок
За умовою . Визначаємо другу похідну :
. |
Таким чином , тому .
Визначаємо значення першої похідної в точці :
. |
Для зручності подальші обчислення зводимо в таблицю 2.
Таблиця 2
|
|
|
|
|
|
|
0 |
-2,75 |
-20,797 |
7,5625 |
22,6875 |
-1,111 |
0,179 |
1 |
-2,571 |
-16,994 |
6,6100 |
19,8300 |
-0,164 |
0,026 |
2 |
-2,545 |
-16,484 |
6,4770 |
19,431 |
-0,053 |
0,008 |
3 |
-2,537 |
-16,329 |
6,4364 |
19,309 |
0,020 |
0,003 |
4 |
-2,534 |
-16,271 |
6,4212 |
19,2636 |
0,007 |
0,001 |
5 |
-2,533 |
|
Остаточно одержимо .
Комбінований метод хорд і дотичних
Методи хорд і дотичних дають наближення кореня з різних сторін (більше або менше дійсного значення кореня), тому їх часто застосовують в поєднанні один з одним, і уточнення кореня відбувається швидше.
Якщо , то метод хорд дає наближення кореня з недостачею, а метод дотичних – з надлишком. Якщо ж , то методом хорд набуває значення кореня з надлишком, а методом дотичних – з недостачею.
Проте у всіх випадках дійсне значення кореня розташоване на проміжку між наближеними значеннями коріння, що утворюється за методом хорд і методом дотичних.
Нехай і ‑ наближені значення кореня з недостачею і з надлишком відповідно.
1. Якщо на , то:
; |
(12) |
(при цьому );
2. Якщо на , то:
; |
(13) |
(при цьому ).
Рисунок 4 – Ілюстрація комбінованого методу хорд і дотичних
Процес обчислень припиняється, як тільки буде виконуватися нерівність:
. |
Значення кореня, який є уточненим, буде становити:
. |
Метод ітерацій або метод послідовних наближень
Для застосування методу ітерацій (латинське "ітераціо" ‑ повторення) початкове рівняння ( ‑ безперервна функція) необхідно, по-перше, записати у вигляді , по-друге, виділити інтервал ізоляції кореня цього рівняння, і по-третє, обрати нульове наближення кореня . Для одержання першого наближення в праву частину рівняння замість підставляємо , так що .
Наступні наближення утворюються за схемою:
. |
(14) |
Таким чином, у результаті застосування деякого однакового процесу будуються послідовні наближення .
При цьому можливі два випадки:
– процес може збігатися, тобто послідовні наближення прямують до деякої кінцевої межі , що є коренем рівняння;
– процес може розходитися, тобто кінцева межа побудованих наближень існувати не буде; з цього не випливає, що розв'язку початкового рівняння не існує, просто процес послідовних наближень міг бути обраний невдало.
Збіжність процесу ітерації визначається наступною теоремою.
Теорема. Нехай інтервал є інтервалом кореня рівняння , а функція визначена і диференційована на всьому інтервалі, причому всі її значення .
Тоді, якщо існує правильний дріб такий, що , то:
1. Процес ітерації є збіжним незалежно від початкового значення ;
2. Граничне значення є єдиним коренем рівняння на відрізку .
Наближення слід обчислювати доти, поки не буде виконано нерівність:
, |
де ‑ задана гранична абсолютна похибка кореня .
Якщо і додатня навколо кореня, то послідовні наближення і сходяться до кореня монотонно. Якщо ж похідна від'ємна, то послідовні наближення коливаються біля кореня .
Приклад.
Методом ітерацій уточнити з точністю корінь рівняння , який ізольований на відрізку [0, 1].