11681

Розвязання систем нелінійних рівнянь. Метод Ньютона

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Лабораторна робота №4 Тема: Розвязання систем нелінійних рівнянь. Метод Ньютона. Мета роботи: познайомитися з методами розвязання систем нелінійних алгебраїчних рівнянь реалізувати заданий за варіантом метод у середовищі МatLAB. Завдання для виконання лаборат

Украинкский

2013-04-10

44.19 KB

29 чел.

Лабораторна робота №4

Тема: Розвязання систем нелінійних рівнянь. Метод Ньютона.

Мета роботи: познайомитися з методами розвязання систем нелінійних алгебраїчних рівнянь, реалізувати заданий за варіантом метод у середовищі МatLAB.

Завдання для виконання лабораторної роботи:

Розв’язати наступні рівняння методом Ньютона в середовищі МatLAB. Провести тестування створеної програми на прикладі, вибраному за варіантом.

2 варіант.  

Теоретичні відомості

Для розвязання нелінійних та трансцендентних рівнянь можуть застосовуватися звичайний ітераційний метод. Але при знаходженні розв‘язків збіжність ітераційного методу до конкретного розв‘язку залежить від початкових значень змінних.

Метод Ньютона оснований на знаходженні послідовності {[x1k,x2k,…,xnk]}, що збігається до розв‘язку (x1, x2, …, xn). Цей метод називають ітерацією нерухомої точки. Величина похідної в нерухомій точці визначає, чи буде ітераційний процес збіжним. Коли це правило застосовується для функції декількох змінних – похідні повинні бути частинними. Узагальненням “похідної” для системи функцій є матриця Якобі (Якобіан). Наприклад, для функцій трьох незалежних змінних f1(x,y,z), f2(x,y,z), f3(x,y,z) матриця Якобі має вигляд:

   (4.1)

Для функцій декількох змінних диференціал використовується, щоб показати, як змінення незалежних змінних вплине на залежні змінні. Наприклад, задані функції:

  (4.2)

Допустимо, що значення цих функцій відомі в точці (х0, у0, z0) і необхідно визначити їх значення в точці (x, y, z) віддаленій на ().

 (4.3)

де – диференціали залежних змінних, – диференціали незалежних змінних. Якщо змінення функції позначити dF, а змінення змінних dX, використовуючи векторне позначення можемо записати:

  (4.4)

Збіжність поблизу нерухомої точки. Ітерацію нерухомої точки визначаємо наступним чином:

    (4.5)

Теорема. Припустимо, що функції (2) та їх перші частинні похідні неперервні в області, в якій знаходиться нерухома точка (x, y, z). Якщо (х0, у0z0) достатньо близько розташована до точки (x, y, z) і виконуються умови:

  (4.6)

то ітерація збігається до нерухомої точки (x, y, z).

Метод Ньютона виконується за наступними етапами:

1етап – для здійснення обчислень сформуємо функцію:

     (4.7)

2 етап – обчислимо Якобіан:

 (4.8)

3 етап – розв‘яжемо систему рівнянь:

4 етап – обчислимо координати наступної точки – наступне наближення до розв‘язку має вигляд:

   (4.9)

Хід роботи

1. Складаю функцію для знаходження коренів

function nNewton(y1,y2,y3);

F=char(y1,y2,y3);

eps=0.0001;

J = [(diff(y1,'x1')) (diff(y1,'x2')) (diff(y1,'x3')) ;

    (diff(y2,'x1')) (diff(y2,'x2')) (diff(y2,'x3')) ;

    (diff(y3,'x1')) (diff(y3,'x2')) (diff(y3,'x3')) ];

p=[2;2;2];

x1=p(1);

x2=p(2);

x3=p(3);

dp=[inf;inf;inf];

while (max(abs(dp(1:3)))>eps)

   dp=[0;0;0];

   Fk=[0;0;0];

Jk=eval(J);

for i=1:3

    Fk(i)=eval(F(i,:));

end

dp=inv(Jk)*Fk;

p=p-dp;

x1=p(1);

    x2=p(2);

    x3=p(3);

end

p

2. Результати виконання програми.

2 вар.    

>> nNewton('(x1^2+2*(x2^2)+3*(x3^2))','(3*x1+x2^3+x3*8)','(5*(x1^2)+8*x2+7*(x3^2))')

p =

 1.0e-004 *

  -0.8573

  -0.0000

   0.3215

  

>> nNewton('(x1+2*(x2^2)+3*(x3^3))','(3*(x1^3)+x2+2*(x3^2))','(x1^2+8*(x2^3)+x3)')

p =

 1.0e-011 *

   0.0021

   0.1446

   0.0000

Висновок: виконавши лабораторну роботу, я розглянув ітераційні методи розв’язання систем нелінійних рівнянь, а саме метод Ньютона. Розв’язана запропоновану систему.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

53962. Стилістичні шари лексики. Практичне заняття клубу любителів української словесності 85.5 KB
  Мета заняття: 1 навчальна: закріпити й розширити знання учнів із зазначеної теми; 2 розвивальна: розвивати вміння й навички повязані зі стилістичною диференціацією лексики української мови; сприяти розвитку вмінь аналізувати порівнювати мовні явища конструювати мовні одиниці; сприяти розвитку логічного мислення; 3 виховна: виховувати повагу до слова естетичні смаки учнів. Большой энциклопедический...
53963. Удосконалення лексичних вмінь 40 KB
  З перших днів навчання дитини у школі повсякденно працюємо над словом: пояснюємо значення добираємо синонімічні пари вводимо слова в речення виявляємо синоніми в ілюстративному матеріалі й текстах. Виробляємо в учнів уміння добирати такі слова якими можна найточніше образно виразити свою думку. Визначення лексичного значення слова формування поняття про пряме та переносне значення слова. Ворота Додати в реченні потрібні слова.
53965. Психологический анализ урока в деятельности педагога 108.5 KB
  Анализ урока является одним из важных способов осознания объективации этой деятельности ее участниками и прежде всего учителем. Анализу урока посвящено достаточно много собственно психологических педагогических и методических работ Т. Исследователи подчеркивают многообъектность анализа урока важность учета учителем преподавателем всех сторон педагогического взаимодействия особенностей его субъектов и их деятельности.
53966. Понятие культуры. Культура как объект научного исследования 28.5 KB
  Культура – это особый духовный опыт человеческих сообществ, накапливаемый и передаваемый от поколения к поколению, содержанием которого является ценностные смыслы вещей, форм
53967. Психология как наука и сиситема житейских знаний 55.5 KB
  Психология состоит из многочисленных школ по разному трактующих психологические явления. Психология одновременно является наукой гуманитарной и естественной. Предмет Психология менялся в ходе ее формирования как отдельной науки: 1. Психология как наука и сиситема житейских знаний Отличие житейских психологических знаний и научных: 1.
53968. Урок русского языка 142.5 KB
  Основные параметры урока Существуют разные формы работы по русскому языку: 1 урок основная форма; 2 факультативные занятия проводятся в специальное время с теми учащимися которые проявляют особый интерес к предмету; 3 внеклассная работа кружки декады русского языка стенгазеты и т. Основные признаки урока: 1 постоянный состав учащихся; 2 регламентация временем 4045 минут или 90 минут 2 часа на развитие речи; 3 систематическое усвоение учениками знаний умений и навыков которое обеспечивается руководящей ролью учителя; 4...
53969. ЛЕКЦІЯ З ПУТІВНИКОМ 118.5 KB
  Безперечно існує проблема результативності лекції бо було підраховано що навіть після блискучої лекції найуважніший слухач відтворював 70 матеріалу через 3 години та 10 через 3 дні. Про проблему результативності лекції свідчить і піраміда сприйняття різних методів навчання Аналізуючи вище сказане виникає проблема: треба шукати шляхи підвищення ефективності лекції як методу навчання зробити традиційно статичний метод методом активного навчання. Один із шляхів вирішення цієї проблеми застосування методу лекції з путівником. Тому...
53970. Размеры форма и конструкция одежды. Взаимосвязь размеров, формы и конструкции одежды с размерами тела человека и свойствами материалов; принципы расчета прибавок и припусков 4.52 MB
  Размеры форма и конструкция одежды. Взаимосвязь размеров формы и конструкции одежды с размерами тела человека и свойствами материалов; принципы расчета прибавок и припусков. Основные типы конструктивного построения одежды предложенные ЕМКО СЭВ. Внутренние размеры и форма одежды.