|
х1 |
х2 |
х3 |
|
|
|
0 |
4 |
2 |
−6 |
| x1(k) x1(k 1) ) | |
| x2(k) x2(k 1) ) | |
| x3(k) x3(k 1) )| |
1 |
4,2 |
1,38 |
− 6,2 |
0,2 |
0,62 |
0,2 |
2 |
4,1792 |
1,346 |
−5,994 |
0,0208 |
0,034 |
0,206 |
3 |
4,17372 |
1,34398 |
−5,98588 |
0,00548 |
0,00202 |
0,00812 |
4 |
4,173477 |
1,344832 |
−5,98582 |
0,0002432 |
0,0008524 |
5,8E− 05 |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
16 |
4,173517 |
1,34488 |
−5,98611 |
0 |
3,11E− 15 |
2,66E− 15 |
17 |
4,173517 |
1,34488 |
−5,98611 |
0 |
0 |
8,88E− 16 |
18 |
4,173517 |
1,34488 |
−5,98611 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
|
|
|
|
|
Д |
||
Задание 2. Написать приложение на VBA для решения системы ли- |
||||||
нейных уравнений: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
|
|
46
Вариант № 1
Найти приближенные решения систем линейных уравнений методом простой итерации, с точностью ε = 0,005:
8x1 5x2 |
x3 2; |
11x1 x2 x3 2; |
9x1 0,1x2 0,1x3 2; |
|||
1) 2x1 16x2 5x3 |
2; |
2) x1 13x2 4x3 |
3; 3) |
0,1x1 8x2 |
0,4x3 3; |
|
|
14x3 |
5, |
|
0, |
|
4x3 0. |
3x1 7x2 |
4x1 3x2 11x3 |
0,4x1 0,3x2 |
||||
Вариант № 2
Найти приближенные решения систем линейных уравнений методом простой итерации с точностью ε = 0,005:
|
10x1 3x2 2x3 |
4; |
15x1 4x2 |
4x3 |
5; |
|
7x1 |
0,4x2 |
0,1x3 5; |
|||||||||||||||
1) x1 11x2 |
|
|
|
|
|
2) x1 7x2 |
|
|
|
И |
|
|
|
|||||||||||
9x3 |
|
3; |
3x3 |
4; 3) |
0,5x1 x2 |
0,2x3 |
5; |
|||||||||||||||||
|
|
|
5x2 |
18x3 |
8, |
|
|
4x3 2, |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
8x1 |
x1 |
Д |
0,2x1 0,1x2 5x3 5. |
||||||||||||||||||||
|
|
Вариант № 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
Найти приближенные решения систем линейных уравнений методом |
||||||||||||||||||||||
простой итерации с точностью ε = 0,005: |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
11x1 9x2 x3 |
|
5; |
|
б |
|
|
7x1 0,4x2 |
0,4x3 |
5; |
||||||||||||||
|
|
12x1 4x2 |
x3 5; |
|||||||||||||||||||||
1) |
8x |
21x |
2 |
4x |
4; |
2) 5x |
|
8xА2x 5; |
3) 0,1x 3x |
2 |
0,3x |
4; |
||||||||||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
1 |
|
2 |
|
3 |
|
|
|
1 |
3 |
||||
|
6x |
3x |
|
11x |
|
3, |
2x |
x |
9x |
5, |
0,1x |
3x |
2. |
|
||||||||||
|
1 |
|
|
2 |
|
|
|
С |
|
|
1 |
2 |
|
3 |
|
|
1 |
3 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
Контрольные вопросыи |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
1. |
Чем отличается метод Зейделя от метода простой итерации? |
|
||||||||||||||||||||
|
|
2. |
Какое условие сходимости в методе Зейделя? |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
3. |
Как выбирать начальное решение для метода Зейделя? |
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
4. |
Какова последовательность построения эквивалентной системы в |
|||||||||||||||||||||
методе Зейделя? |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
5. |
Как можно увеличить точность полученного решения? |
|
|
|||||||||||||||||||
47
Метод простых итераций для решения систем нелинейных уравнений
Цель работы. Изучить метод простых итераций для решения систем нелинейных уравнений и реализовать его в приложении для автоматизации решения задач.
Задание. Решить системы нелинейных уравнений методом простых итераций с точностью ε = 0,0001.
а) Sin (x1 0,6) x2 1,6;
3x1 x2 1,
Cos |
(x |
1) x |
2 |
0,5; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
б) |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
|
|
|
|
|||||
2x1 x2 |
3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
Порядок выполнения работы |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
1. |
Отделить корни. Для этого необходимо в координатах (x1,x2) по- |
|||||||||||||||||||||||||||||
строить кривые: а)x2 Sin |
(x1 0,6) 1,6 |
и x2 3x1 1, x1 [ 10,10]; |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
б) |
x2 |
0,5 Cos (x1 1) и x2 2x1 3, |
x1 [ 10,10]. |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Координаты точек пересечения этихДкривых – решения системы урав- |
||||||||||||||||||||||||||||||
нений. Выбрать область D существования решения. |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
x |
|
|
(x ,x |
2 |
); |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
2. |
Привести систему к в ду |
А1 1 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
x |
|
|
|
|
(x ,x |
|
|
). |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
2 |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
3. |
Проверить услов е сход мости метода. |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
4. |
Выбрать начальное приближение. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
5. |
Все вычисления представить в виде таблицы: |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Шаг |
x |
(k) |
|
x |
2 |
(k) |
|
|
|
(x (k) ,x |
(k) ) |
|
|
(x |
(k) ,x |
(k) ) |
|
| x |
(k) |
x (k 1) ) | |
| x |
(k) x |
(k 1) ) | |
|
|||||||
|
1 |
|
|
|
|
|
С1 1 |
|
2 |
|
2 |
|
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
1 |
1 |
|
2 |
2 |
|
|||||
0 |
… |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Контрольные вопросы
1.Каким способом можно определить область существования решения системы нелинейных уравнений?
2.Какое условие сходимости в методе простых итераций для решения нелинейных уравнений?
3.Как выбирать начальное решение для метода простых итераций?
4.Какой критерий завершения вычислений можно использовать в методе простых итераций?
48
Метод Ньютона для решения систем нелинейных уравнений
Цель работы. Изучить метод Ньютона для решения систем нелинейных уравнений и реализовать его в приложении для автоматизации решения задач.
Задание. Решить системы нелинейных уравнений методом Ньютона с точностью ε = 0,0001.
Sin |
|
(x |
x |
|
) 1,2x 0; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
а) |
|
|
1 |
|
|
|
2 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
2 |
x2 |
2 |
1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
x1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
D: {0,5 х1 0,7; 0 х1 0,6} |
|
|
|
И |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
tg(x1x2) x1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
б) |
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
Д |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
x2 |
1. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
0,5x1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
D: {0,5 х1 1; 0,5 х1 1} |
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Порядок выполнения работы |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1. Проверить условие сходимости метода. |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. Выбрать начальное при лижение. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
3. Все вычислен я представ ть в виде таблицы: |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
Шаг |
|
x |
(k) |
|
x |
(k) |
|
f1(x1(k),x2(k)) |
f2(x1(k),x2(k)) |
|
W(x1(k),x2(k)) |
W 1(x1(k),x2(k)) |
| x1 |
(k) |
x1 |
(k 1) |
) | |
|x2(k) x2(k 1))| |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
1 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Свопросы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Контрольные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
1.Является ли метод Ньютона итерационным методом решения систем нелинейных уравнений?
2.Чем отличается условие сходимости в методе простых итераций для решения нелинейных уравнений и методе Ньютона?
3.Как выбирать начальное решение для метода Ньютона?
4.Какая последовательность вычислений используется в методе Нью-
тона?
49
Численные методы решения обыкновенных дифференциальных уравнений.
Метод Эйлера
Цель работы. Изучить численные методы решения обыкновенных дифференциальных уравнений (ОДУ) и реализовать их в приложении для автоматизации решения задач.
Задание. Решить задачу Коши методом Эйлера:
1.y’=x2, y(0)=1, 0 ≤ x ≤ 1, h = 0,2.
2.y’= yx2+x3, y(0) = 1, 0 ≤ x≤ 1, h = 0,1.
3.y’ = y+cosx, y(2) = 2, 2 ≤ x ≤ 3, h = 0,1.
|
y2 |
y |
|
|
И |
4. y' |
|
x |
, |
y(1) 0,5, |
x [1,2], h = 0,01. |
5. |
y' ex y, |
y(0) 0, |
|
|
Д |
||||
x [0,2], h = 0,01. |
|||||||||
|
Для расчетов использовать следующую таблицу: |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
А |
||
|
h= |
|
0,1 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
х |
|
y |
|
f(x,y) |
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
0 |
|
1 |
|
… |
|
|
|
|
|
… |
|
… |
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
||
|
|
|
С |
|
|
|
|
||
Пример расчетов в Excell |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Контрольные вопросы
1.Чтоявляетсярешениемобыкновенного дифференциальногоуравнения?
2.Чем отличается общее решения ОДУ от частного?
3.Назовите основные виды методов решения ОДУ.
4.В каких случаях используют численные методы решения ОДУ?
5.Назовите основную формулу итерационного процесса метода Эйлера.
50