- •Методические указания
- •Часть 1
- •Методические указания
- •Часть 1
- •Лабораторная работа № 1 табулирование функции на интервале. Построение графика функции
- •Контрольные вопросы
- •Содержание отчета
- •Лабораторная работа № 3 приближенноевычисление определенных интегралов
- •Контрольные вопросы
- •Содержание отчета
- •Содержание
- •Часть 1
- •394026 Воронеж, Московский просп.,14
ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный
технический университет »
СПРАВОЧНИК МАГНИТНОГО ДИСКА
(Кафедра высшей математики
и физико-математического моделирования)
Методические указания
к выполнению лабораторных работ дисциплины «Математика» по направлению 15.03.06 «Мехатроника и робототехника» профиль: «Подготовка промышленная и специальная робототехника», по направлению 27.03.04 «Управление в технических системах» профиль: «Управление и информатика в технических системах», очной формы обучения
Часть 1
Составители: А.А. Катрахова, В.С. Купцов
Labrc1. Docx 506 Kb 14.03.2015 2,1 уч.-изд. л.
(название файла) (объем файла) (дата) (объем издания)
ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный
технический университет »
Кафедра высшей математики
и физико-математического моделирования
Методические указания
к выполнению лабораторных работ дисциплины «Математика» по направлению 15.03.06 «Мехатроника и робототехника» профиль: «Подготовка промышленная и специальная робототехника», по направлению 27.03.04 «Управление в технических системах» профиль: «Управление и информатика в технических системах», очной формы обучения
Часть 1
Воронеж 2015
Составители: канд. физ.-мат. наук А.А. Катрахова, канд. физ.-мат. наук В.С. Купцов
УДК 517.53
Методические указания к выполнению лабораторных работ дисциплины «Математика» по направлению 15.03.06 «Мехатроника и робототехника» профиль: «Подготовка промышленная и специальная робототехника», по направлению 27.03.04 «Управление в технических системах» профиль: «Управление и информатика в технических системах», очной формы обучения Ч. 1 / ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»; сост. А.А. Катрахова, В.С.Купцов. Воронеж: 2015. -35 c.
Издание соответствует требованиям Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования к выполнению лабораторных работ дисциплины «Математика» по направлению 15.03.06 «Мехатроника и робототехника» профиль: «Подготовка промышленная и специальная робототехника», по направлению 27.03.04 «Управление в технических системах» профиль: «Управление и информатика в технических системах», очной формы обучения.
Предназначено для студентов первого, второго курсов.
Методические указания подготовлены в электронном виде в текстовом редакторе MS Word и содержатся в файле
«Labrc1. docx»
Табл. 5. Ил.7 . Библиогр.: 8 назв.
Рецензент канд. физ.-мат. наук, доц. М.В. Юрьева
Ответственный за выпуск зав. кафедрой д-р физ.-мат. наук, проф. И.Л. Батаронов
Издается по решению редакционно-издательского совета
Воронежского государственного технического университета
ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2015
Лабораторная работа № 1 табулирование функции на интервале. Построение графика функции
Задание. Составить таблицу значений функции 𝑓(x)=g(x)+Cx+D на отрезке [a,b] с шагом h. По найденным значениям построить график функции.
Указание. Табулирование функции на отрезке [a,b] заключается в нахождении ее значений в точка , где Оно используется для отделения отрезка, содержащего корень уравнения . Построение графика служит для большей наглядности того, что функция пересекает ось Ох на отрезке . При этом график функции строится как ломаная, состоящая из отрезков, соединяющих точки и .
Варианты исходных данных
Вариант |
G(x) |
C |
D |
[a,b] |
h |
1 |
|
-10 |
-35 |
[-1;8] |
1,0 |
2 |
|
3 |
6 |
[-6;3] |
1,0 |
3 |
|
-1 |
2 |
[-1;8] |
1,0 |
4 |
|
11 |
-34 |
[-8;1] |
1,0 |
5 |
|
10 |
-84 |
[-3;6] |
1,0 |
6 |
|
0,3 |
-1 |
[-6;3] |
1,0 |
7 |
|
-5 |
17 |
[1;10] |
1,0 |
8 |
|
-1 |
3 |
[-2;7] |
1,0 |
9 |
|
6 |
-12 |
[0,6;1,5] |
0,1 |
10 |
|
5 |
-4 |
[0,1;1,0] |
0,1 |
11 |
|
-3 |
10 |
[1,10] |
1,0 |
12 |
|
-6 |
4 |
[0,1,1,0] |
0,1 |
13 |
|
2 |
-10 |
[1,0;1,9] |
0,1 |
14 |
|
-2 |
3 |
[0;9] |
1,0 |
15 |
|
5 |
-6 |
[0,4;1,3] |
0,1 |
16 |
|
0 |
-1 |
[1,8;2,7] |
0,1 |
17 |
|
0 |
-2 |
[1,0;1,9] |
0,1 |
18 |
|
-3 |
3 |
[1;2] |
0,1 |
19 |
|
8 |
-80 |
[-3;2] |
0,5 |
20 |
|
0,5 |
0 |
[1,0;1,9] |
0,1 |
21 |
|
-1 |
-3 |
[1,0;1,9] |
0,1 |
22 |
|
6 |
1 |
[0,5;1,4] |
0,1 |
23 |
|
2,5 |
2 |
[-3;6] |
1,0 |
24 |
|
0 |
-1 |
[0,1;0,9] |
0,1 |
Схема алгоритма метода.
Приведем пример программы табулирования функции на отрезке [-2, 3] с шагом h=0,5 и ее график.
На экране появляются результаты табулирования:
x= -2.0000 x= -1.5000 x= -1.0000 x= -0.0000 x= 0.0000 x= 0.5000 x= 1.0000 x= 1.5000 x= 2.0000 x= 2.5000 x= 3.0000
|
y=-14.0000 y=-10.3750 y= -9.0000 y= -9.1250 y=-10.0000 y=-10.8750 y=-11.0000 y= -9.6250 y= -6.0000 y= 0.6250 y= 11.0000 max y=14.0000
|
Рис.1.
Из полученных значений функции и графика видно, что
функция меняет знак на отрезке [2,0; 2,5], а значит корень
уравнения расположен на этом отрезке.
Контрольные вопросы
В чем заключается табулирование функции на отрезке?
С какой целью используется табулирование функции и построение ее графика?
Как организован цикл для табулирования функции?
Как организован цикл для построения графика?
Содержание отчета
Отчет должен содержать постановку задачи, текст программы, результаты табулирования и график функции.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
ПРИБЛИЖЕННОЕ РЕШЕНИЕ НЕЛИНЕЙНЫХ
УРАВНЕНИЙ
Задание. Найти по методу Ньютона (методу касательных) приближенное значение корня уравнения с
точностью . Функция для каждого варианта та же, что и в лабораторной работе № 1.
Описание метода
Если известно хорошее начальное приближение решения уравнения , то эффективным методом повышения точности является метод Ньютона.
Он состоит в построении итерационной последовательности сходящейся к корню уравнения. Сформулируем достаточные условия сходимости метода.
Теорема. Пусть f(x)определена и дважды дифференцируема на [a,b], причем , а производные 𝑓'(х) и 𝑓"(x) сохраняют знак на [a,b]. Тогда, исходя из начального приближения , удовлетворяющего неравенству f( )f"( )>0 можно построить последовательность (2.1), сходящуюся к единственному на решению ξ уравнения f(x)=0.
Метод Ньютона допускает простую геометрическую интерпретацию (рис.2).
Через точку с координатами проводим касательную до пересечения с осью Ох. Абсцисса точки пересечения будет являться очередным приближением корня уравнения. Через точку с координатами тоже проводим касательную к графику функции и получаем очередное приближение . Продолжая далее этот процесс, получим последовательность точек . Из рисунка видно, что эта последовательность сходится к решению ξ уравнения . Для оценки погрешности n-го приближения корня можно воспользоваться неравенством , где , . Таким образом, если . Последнее соотношение означает, что при хорошем начальном приближении корня после каждой итерации число верных десятичных знаков в очередном приближении удваивается, т.е. процесс сходится очень быстро.
Порядок выполнения лабораторной работы
1. По результатам лабораторной работы № 1 определить отрезок [a,b], на котором функция меняет знак.
2. Убедиться, что на найденном отрезке функция удовлетворяет достаточным условиям сходимости метода Ньютона.
3. В качестве начального приближения х0 взять тот конец отрезка [a,b], на котором выполняется
4. Составить программу по приведенному ниже алгоритму. В качестве критерия достижения точности принять выполнение неравенства .
Схема алгоритма метода
Алгоритм программы
Задание констант x0 и ;
описание переменных х, x1 и d;
описание функции 𝑓(х);
описание функции (х);
начало исполняемой части программы
присвоение начального приближения переменной xl; повторять вывод на экран x1 и d с 7 цифрами после запятой до выполнения условия конец программы.