книги / Численные методы. Ч. 4
.pdf4.ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ВЫПОЛНЕНИЯ
4.1.Системы линейных алгебраических уравнений
Для заданной системы линейных алгебраических уравнений (табл. 4 .1 ):
- разработать вычислительную программу, реализующую (по указанию преподавателя) метод:
а) Гаусса; б) квадратного корня; в) Якоби; г) Зейделя;
-найти решение этой системы уравнений;
-построить1 обратную матрицу А~];
-вычислить2 определители det(л) и det(^_I);
-подсчитать значение числа обусловленности МАматрицы А;
-оценить невязку и погрешность решения системы уравнений;
-оценить быстродействие вычислительной программы.
4.2. Нелинейные уравнения
Для заданного алгебраического уравнения (табл. 4.2):
-выбрать отрезок, на котором имеется хотя бы один корень;
-проверить условия применимости (сходимости) методов Ньютона, по ловинного деления и простых итераций;
-разработать вычислительную программу, реализующую метод, для ко торого выполнены условия применимости (сходимости);
-вычислить корень уравнения с погрешностью не более КГ6;
-оценить быстродействие вычислительной программы.
4.3. Аппроксимация функции
Функцию на заданном отрезке (табл. 4.3) аппроксимировать (по указанию преподавателя):
а) полиномом Лагранжа; б) полиномом Ньютона;
в) методом наименьших квадратов; г) наилучшим приближением в гильбертовом пространстве.
Исследовать сходимость3 последовательности полиномов на равномерной и чебышёвской сетках.
1 М е то д о м |
Г а у с с а и л и м ет о д о м к в ад р атн о го корн я. |
2 М е т о д о м |
Г а у сса . |
3 Д л я п о л и н о м о в Н ь ю т о н а и Л а гр ан ж а .
|
У=1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
|
|
/=1 |
|
|
|
||||||||||||||
17 |
4 |
1,4 |
0,7 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
-3,6 |
||
2 |
4 |
17 |
4 |
1,4 |
0,7 |
0 |
|||||||||||
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
-103,5 |
||||||||
3 |
1,4 |
4 |
17 |
4 |
1,4 |
||||||||||||
0,7 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
131,1 |
|||||||
4 |
0,7 |
1,4 |
4 |
17 |
4 |
|
|||||||||||
1,4 |
0,7 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
186 |
|||||||
5 |
0 |
0,7 |
1,4 |
4 |
17 |
||||||||||||
4 |
1,4 |
0,7 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
194,9 |
|||||||
6 |
0 |
0 |
0,7 |
1,4 |
4 |
17 |
|||||||||||
4 |
1,4 |
0,7 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
88,1 |
||||||||
7 |
0 |
0 |
0 |
0,7 |
|
||||||||||||
1,4 |
4 |
17 |
4 |
1,4 |
0,7 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
-66 |
||||||
8 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0,7 |
|
|||||||||||
1,4 |
4 |
17 |
4 |
1,4 |
0,7 |
0 |
0 |
0 |
0 |
191,5 |
|||||||
9 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|||||||||||||
0 |
0,7 |
1,4 |
4 |
17 |
4 |
1,4 |
0,7 |
0 |
0 |
0 |
221,1 |
||||||
10 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|||||||||||||
0 |
0 |
0,7 |
1,4 |
4 |
17 |
4 |
1,4 |
0,7 |
0 |
0 |
135,6 |
||||||
11 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
||||||||||||
0 |
0 |
0,7 |
1,4 |
4 |
17 |
4 |
1,4 |
0,7 |
0 |
94,7 |
|||||||
12 |
0 |
0 |
0 |
||||||||||||||
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0,7 |
1,4 |
4 |
17 |
4 |
1,4 |
0,7 |
112 |
|||||
13 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
||||||||||||
0 |
0 |
0 |
0 |
0,7 |
1,4 |
4 |
17 |
4 |
1,4 |
141 |
|||||||
14 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|||||||||||||
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0,7 |
1,4 |
4 |
17 |
4 |
-92 |
||||||
15 |
0 |
0 |
0 |
||||||||||||||
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0,7 |
1,4 |
4 |
17 |
-80,6 |
|||||
|
|
|
|
У |
- 1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
|
f |
/ - 1 |
19 |
5 |
1,8 |
0,9 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
- 5 3 |
2 |
5 |
19 |
5 |
1,8 |
0,9 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
42,2 |
|
3 |
1,8 |
5 |
19 |
5 |
1,8 |
0,9 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
159,9 |
|
4 |
0,9 |
1,8 |
5 |
19 |
5 |
1,8 |
0,9 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
41,3 |
5 |
0 |
0,9 |
1,8 |
5 |
19 |
5 |
1.8 |
0 ,9 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
- |
122,9 |
6 |
0 |
0 |
0,9 |
1,8 |
5 |
19 |
5 |
1,8 |
0,9 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
- |
165,1 |
7 |
0 |
0 |
0 |
0.9 |
1,8 |
5 |
19 |
5 |
1,8 |
0,9 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
46,4 |
8 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0,9 |
1,8 |
5 |
19 |
5 |
1,8 |
0,9 |
0 |
0 |
0 |
0 |
- 96,1 |
|
9 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0.9 |
1,8 |
5 |
19 |
5 |
1,8 |
0,9 |
0 |
0 |
0 |
- |
118,8 |
10 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 ,9 |
1,8 |
5 |
19 |
5 |
1,8 |
0 ,9 |
0 |
0 |
- |
127,4 |
И |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 ,9 |
1,8 |
5 |
19 |
5 |
1,8 |
0 ,9 |
0 |
|
- 35,7 |
12 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0,9 |
1,8 |
5 |
19 |
5 |
1,8 |
0,9 |
|
178,4 |
13 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 ,9 |
1,8 |
5 |
19 |
5 |
1,8 |
|
177,8 |
14 |
0 |
О |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0,9 |
1,8 |
5 |
19 |
5 |
|
103,5 |
15 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 ,9 |
1,8 |
5 |
19 |
- 1 0 6 3 |
; |
= 1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
f |
/ = 1 |
21 |
6 |
2,2 |
и |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
45,8 |
2 |
6 |
21 |
6 |
2,2 |
1,1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
162,5 |
3 |
2,2 |
6 |
21 |
6 |
2,2 |
1,1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
30,5 |
4 |
и |
2,2 |
6 |
21 |
6 |
2,2 |
и |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
- 2 6 |
5 |
0 |
1,1 |
2,2 |
6 |
21 |
6 |
2,2 |
и |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
- 21,3 |
6 |
0 |
0 |
1,1 |
2,2 |
6 |
21 |
6 |
2,2 |
и |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
- 21,1 |
7 |
0 |
0 |
0 |
U |
2,2 |
6 |
21 |
6 |
2,2 |
1,1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
168,4 |
8 |
0 |
0 |
0 |
0 |
U |
2,2 |
6 |
21 |
6 |
2,2 |
и |
0 |
0 |
0 |
0 |
2,4 |
9 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
U |
2,2 |
6 |
21 |
6 |
2,2 |
1,1 |
0 |
0 |
0 |
- 103,2 |
10 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1,1 |
2,2 |
6 |
21 |
6 |
2,2 |
1,1 |
0 |
0 |
- 4 6 ,4 |
11 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1,1 |
2,2 |
6 |
21 |
6 |
2,2 |
1,1 |
0 |
48,9 |
12 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1,1 |
2,2 |
6 |
21 |
6 |
2,2 |
и |
- 115,3 |
13 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1,1 |
2,2 |
6 |
21 |
6 |
2,2 |
128,8 |
14 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
U |
2 , 2 |
6 |
2 1 |
6 |
189,7 |
15 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1,1 |
2 , 2 |
6 |
21 |
51,3 |
j |
- 1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
|
f |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
/ = 1 |
23 |
7 |
2,6 |
1,3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
- |
116,2 |
2 |
7 |
23 |
7 |
2,6 |
1,3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
225,9 |
|
3 |
2,6 |
7 |
23 |
7 |
2,6 |
1,3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
233,4 |
|
4 |
1,3 |
2 ,6 |
7 |
23 |
7 |
2,6 |
1,3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
197,6 |
|
5 |
0 |
1,3 |
2,6 |
7 |
23 |
7 |
2,6 |
1,3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
205,8 |
|
6 |
0 |
0 |
1,3 |
2,6 |
7 |
23 |
7 |
2,6 |
1,3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
172,5 |
|
7 |
0 |
0 |
0 |
1,3 |
2,6 |
7 |
23 |
7 |
2,6 |
1,3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
17 |
8 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1,3 |
2,6 |
7 |
23 |
7 |
2,6 |
1,3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
- |
74,8 |
9 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1,3 |
2,6 |
7 |
23 |
7 |
2,6 |
1,3 |
0 |
0 |
0 |
- |
18,4 |
10 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1,3 |
2,6 |
7 |
23 |
7 |
2,6 |
1,3 |
0 |
0 |
|
98,4 |
11 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1,3 |
2,6 |
7 |
23 |
7 |
2,6 |
1,3 |
0 |
- |
175,1 |
12 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1,3 |
2,6 |
7 |
23 |
7 |
2,6 |
1,3 |
- |
99,2 |
|
|
||||||||||||||||
13 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1,3 |
2,6 |
7 |
23 |
7 |
2,6 |
|
74,8 |
|
|
||||||||||||||||
14 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1,3 |
2,6 |
7 |
23 |
7 |
|
10,9 |
15 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1,3 |
2,6 |
7 |
23 |
|
69,8 |