Завдання для лабораторних робіт із застосуванням числових методів розв’язання задач

Вихідні дані для всіх завдань слід брати із відповідних таблиць згідно з одержаним шифром. Наприклад, якщо шифр 27964, то дані 1-го стовпчика необхідно брати з 2-го рядка, дані 2-го стовпчика – з 7-го рядка й т.д. Якщо у відповідній таблиці стовпчиків більше ніж 5, то потрібно взяти необхідну кількість перших цифр із шифру і доповнити ними заданий шифр. Наприклад, якщо у таблиці 8 стовпчиків, то новий шифр буде таким: 27964279.

Текст робіт слід набирати на комп’ютері за допомогою текстового редактора Word і роздруковувати на одному боці аркуша білого паперу формату А4 (210×297 мм), дотримуючись таких розмірів полів: верхнє, ліве і нижнє – не менше 20 мм, праве – не менше 10 мм. Розмір шрифту повинен відповідати 14 (або 12) пунктам Times New Roman, міжрядковий інтервал при цьому має бути полуторний.

Завдання 1. Інтерполяція функції поліномом Ньютона

Побудувати інтерполяційний поліном у формі Ньютона для функції

y(x)= k₁ f₁(x) + k₂ f₂(x) + C

у точках , значення яких слід шукати за співвідношеннями

a = 0.08 |k₁|, b = 0.135 |k₂|, ξ= а + k₃ (b-a), = а + i h [ ; h=(b-a)/n].

Необхідні дані взяти із табл. 1 відповідно до шифру. Значення сталої С підібрати так, щоб знак у(х) на відрізку [а,b] не змінювався й на кінцях відрізка функція не дорівнювала нулю.

Одержаний ІПН застосувати для обчислення наближених значень y(x) у М точках, зокрема, серед них повинні бути вузли інтерполяції та точка ξ, у якій до того ж необхідно обчислити значення абсолютної похибки - та похибки інтерполяції r_n (ξ).

Побудувати графіки у(х) та за обчисленими їх М значеннями.

Завдання 2. Інтерполяція функції вільними кубічними сплайнами

Побудувати вільні кубічні сплайни для функції з попереднього завдання, взявши за вузли точки = а + i h [ ; h=(b-a)/N], й застосувати їх для обчислення значень y(x) у тих же точках, що й у завданні 1, та побудувати за обчисленими М значеннями графіки у(х) та s(x).

Завдання 3. Наближення функції методом найменших квадратів

Визначити коефіцієнти алгебричного полінома

який апроксимує в середньому таблично задану функцію у(х) (із завдання 1) за знайденими її значеннями у точках = а + (i-1)h [ ; h=(b-a)/(N-1)].

Побудовану функцію φ(х) застосувати для обчислення наближених значень у(х) у тих же точках, що й у завданні 1, визначити середнє квадратичне відхилення φ(х) від у(х) та побудувати графіки функцій у(х) і φ(х).

Завдання 4. Числове інтегрування

Для заданої функції у(х) із завдання 1 обчислити значення інтеграла , застосовуючи КФ на рівномірних сітках = а + i h [ ; h=(b-a)/n].

Завдання 6. Розв’язання систем нелінійних рівнянь

Застосовуючи метод Ньютона та метод простих ітерацій, визначити один із розв’язків х=(х₁, х₂) системи нелінійних рівнянь з точністю ε

f₁(х₁, х₂) = 0, f₂(х₁, х₂) = 0. (1)

Нульове наближення розв’язку знайти графічним способом. Функції f₁(х₁, х₂), f₂(х₁, х₂), що входять у (1), взяти з табл. 2 відповідно до шифру. Якщо графіки функцій f₁(х₁, х₂), f₂(х₁, х₂) не перетинаються, то, як і в завданні 5, до однієї з них слід додати сталу D, щоб вони перетнулись.

Таблиця 1

Рядок	Стовпчик
f1(x)	f2(x)	k1	k2	k3
			-1.5	6.5	1/3
			2.0	-7.0	1/4
			-2.5	7.5	1/5
			3.0	-8.0	1/6
			-3.5	8.5	1/7
			4.0	-9.0	1/8
			-4.5	9.5	1/9
			5.0	-10.0	2/9
			-5.5	10.5	2/3
			6.0	-11.0	2/5

Таблиця 2

Рядок	Стовпчик
f1(х1, х2)	f2(х1, х2)	a	b
	sin (х1+х2) - х1/b	+ -	1.5	6.5
	sin (х1-х2) - х1х2 -a/b	+ -	2.0	7.0
	cos (х1+х2) - х2/a	+ /b - 1	2.5	7.5
	cos (х1-1/a)+х2 -1/b	+ - a/b	3.0	8.0
	sec (х1х2+a/b) - х1 х1	/b + /a - 1	3.5	8.5
	cosec (х1+х2/b) - х2х2	+ - b/a	4.0	9.0
	sec (х1 х2-a/b) - х1 х1	/ + / - 1	4.5	9.5
	sin (х1х2+a/b) - a/b	/b + - 1	5.0	10.0
	cos (х1-a/b)+х2 -1	/ + / - 1	5.5	10.5
	cose (х1 х2) - a	/a + /b - 1	6.0	11.0

Додаток 3

Структура лабораторної роботи та приклад її оформлення

(Окрема стор. - 1)

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Дніпропетровський національний університет

імені Олеся Гончара

Механіко-математичний факультет

Кафедра обчислювальної механіки та міцності конструкцій

Л А Б О Р А Т О Р Н А Р О Б О Т А

з ч и с е л ь н и х м е т о д і в

Дата добавления: 2015-05-23