41309

Численные методы и компьютерные технологии решения нелинейных уравнений

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

За приближенное значение корня принимается точка пересечения хорды АВ с осью абсцисс. Координата этой точки находится из уравнения этой хорды АВ рис. В точке пересечения хорды АВ с осью абсцисс . К уравнению хорды Далее сравниваются значения функции на левой границе и в точке пересечения хорды АВ с осью абсцисс по знаку.

Русский

2013-10-23

471 KB

3 чел.

Содержание

  1.  Цель работы…………………………………………………………….....3
  2.  Задание………………………………………………………………….....3
  3.  Основные сведения о методе Хорд…….………………………………..3
  4.  Блок-схема алгоритма ...………………………………………………….5
  5.  Текст программы ….………………………………………………….......6
  6.  Результаты решения задачи в УМС MathCad………………………….....7
  7.  Список литературы…………………………………………………….…8


  1.  Цель работы

Изучение численных методов и компьютерных технологий решения нелинейных (алгебраических и трансцендентных) уравнений, приобретение практических навыков составления алгоритмов, программ и работы на ЭВМ..

  1.  Задание
  2.  Изучить численные методы и компьютерные технологии решения нелинейных уравнений.
  3.  Составить алгоритм и программу решения уравнения. Предусмотреть ограничение допустимого количества итераций и вывод числа итераций на печать.
  4.  Ввести программу в ЭВМ, отладить и выполнить программу на ЭВМ для различных значений точности.
  5.  Построить зависимость числа итераций от точности решения уравнения
  6.  Решить данное уравнение с использованием универсальной математической системы (УМС) Mathcad.

№ вар

Уравнение

Интервал

[a;b]

Метод решения

Точность

2

[0; 2]

Хорд

  1.  Основные сведения о методе Хорд

Процесс уточнения корня уравнения методом хорд иллюстрируется построениями на рис. 1.7. В этом методе нелинейная функция на заданном отрезке интерполируется уравнением прямой. За приближенное значение корня принимается точка пересечения хорды АВ с осью абсцисс. Координата этой точки находится из уравнения этой хорды АВ (рис. 1.8):

.

В точке пересечения хорды АВ с осью абсцисс . Тогда

 

или

.   (1.3)

y

a

f(a)

f(x)

A

B

b

x

x0

f(b)

x1

x2

a

f(b)

f(x)

A

B

b

x

x

f(a)

Рис. 1.7. Метод хорд  Рис. 1.8. К уравнению хорды

Далее сравниваются значения функции на левой границе и в точке пересечения хорды АВ с осью абсцисс по знаку. Если значения функции одного знака, то принимается . Если же  имеют разные знаки, то .

Аналогичную (1.3) формулу для нахождения точки пересечения хорды АВ с осью абсцисс можно получить, если за базовую принять правую границу. В этом случае координата точки пересечения хорды АВ с осью абсцисс также находится из уравнения прямой АВ (рис. 1.8):

.

В точке пересечения хорды АВ с осью абсцисс значение . С учетом этого

.

Или

.   (1.4)

Далее по знаку сравниваются значения функции на правой границе и в точке пересечения хорды АВ с осью абсцисс. Если значения функции одного знака, то принимается . Если же  имеют разные знаки, то .

Применяя формулу (1.3) или (1.4) многократно, последовательно находят приближения корней . Условием окончания процесса уточнения корня служат неравенства

.  (1.5)

Алгоритм метода хорд представлен на рис. П1,б.

Метод хорд в ряде случаев обеспечивает более быструю сходимость, чем метод половинного деления.

  1.  Блок-схема алгоритма

Рис.1 Решение нелинейного уравнения методом хорд

  1.  Текст программы

program lab5;

uses crt;

label 1,2,3;

var a,b,x,x1,y1,y2,y3,e1,e2:real;

   n1,n:integer;

begin

clrscr;

writeln('Нахождение f(x)=0.25*exp(3*ln(x))+x-1.2502=0') ;

writeln('интервал от О до 2') ;

a:=0; b:=2;

write('Введите e1=');

readln(e1);

write('Введите e2=');

readln(e2);

write('Введите n1 =');

readln(n1);

y1:=0.25*a*a*a+a-1.2502;

x1:=a;

y2:=0.25*exp(3*ln(b))+b-1.2502;

n:=0;

2:

n:=n+1;

if n>n1 then begin writeln('n>n1'); goto 3;end;

x:=a-y1*(b-a)/(y2-y1);

y3:=0.25*exp(3*ln(x))+x-1.2502;

if abs(y3)<=e1 then begin writeln('по е1'); goto 1;end

  else        begin

              if y1*y2<0 then begin b:=x; y2:=y3; end

                         else begin a:=x; y1:=y3; end;

              if abs(x-x1)<=e2 then begin writeln('по е2'); goto 1;end

              else begin x1:=x; goto 2; end;

              end;

1:

writeln('Ответ: x=',x:5:2,' y3=',y3);

writeln('количество циклов =',n);

3:end.

  1.  Результаты решения задачи в УМС MathCad

Рис.2 График зависимости

Список литературы

1. Турчак Л.И. Основы численных методов: учеб. пособие для вузов/ Л.И. Турчак, П.В. Плотников. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Физматлит, 2003. – 304 с.: ил. (Первое издание – 1987 г.)

2. Амосов А.А. Вычислительные методы для инженеров: учеб. пособие/ А.А. Амосов, Ю.А. Дубинский, Н.В. Копченова. – 2-е изд., доп. – М.: Изд-во МЭИ, 2003. – 596 с.: ил. (Первое издание – 1994 г.)

3. Макаров Е.Г. Инженерные расчеты в Mathcad (+СD)/ Е.Г. Макаров. – СПб.: Питер, 2007. – 592 с.: ил. +CD-ROM

4. Поршнев С.В. Численные методы на базе Mathcad/ С.В. Поршнев, И.В. Беленкова. – СПб.: БХВ-Петербург, 2005. – 464 с.: ил.

5. Николаев Н.Н. Вычислительная математика (Линейная алгебра. Приближенное представление функций): конспект лекций/ Н.Н. Николаев. Чуваш. ун-т. – Чебоксары, 1996. – 64 с.: ил.

6. Николаев Н.Н. Вычислительные методы. Определенные интегралы, нелинейные и дифференциальные уравнения: конспект лекций/ Н.Н. Николаев. Чуваш. ун-т. – Чебоксары, 2010. 96 с.: ил.

7. Николаев Н.Н. Основы работы в системе MATHCAD: вычислительные методы: лаб. практикум/ Н.Н. Николаев. – Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2011. – 116 с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

53691. Рисование с натуры яблока 68.5 KB
  Цели урока: Образовательная: научиться рисовать яблоко с натуры. Воспитательные: воспитать интерес к рисункам с натуры; способствовать формированию положительного отношения к изобразительному искусству пробудить желание творить. Задачи: научить построению рисунка с натуры с применением пропорции; способствовать развитию чувства цвета; стимулировать учащихся к самоконтролю и дисциплине.
53692. Объемные изображения в скульптуре. Тобольская резная кость 62.5 KB
  Словарь: скульптура лепка рельеф План урока Организационный момент. Слово скульптура нам известно уже давно но вот какими возможностями обладает объёмное изображение какие виды скульптурных изображений существуют мы познакомимся сегодня на уроке. Скульптура – древнейший вид искусства возникший на заре существования человечества. Что же представляет собой скульптура и чем она отличается от других видов искусства В живописи изображение создаётся красками на плоскости холста.
53693. Декоративное рисование «Кокошник» 38.5 KB
  Давайте проверим все ли пришли сегодня на урок или кто то решил в такую замечательную погоду пойти вместо школы погулять в парке отмечаются присутствующие У: А какое у нас сейчас время года ребята А какой месяц А число Не забываем что отвечать нужно полным ответом. Ответ детей если затрудняются оказать помощь У: Молодцы ребята У: сегодня на уроке мы будем рисовать красивый головной убор русских девушек кокошник. Подготовительная беседа:...
53694. Идет дождь 32.5 KB
  А какое у нас сейчас время года ребята А какой месяц А число Не забываем что отвечать нужно полным ответом. Ответ детей если затрудняются оказать помощь У: Молодцы ребята У: так как сегодня утром шел дождь темой нашего сегодняшнего урока будет идет дождь мы будем рисовать различные виды капелек дождя. Подготовительная беседа: У: ребята посмотрите за окно.
53695. Родная природа в стихотворениях поэтов XX века. Анна Андреевна Ахматова 74 KB
  Учитель: Перед тем как продолжить тему Родная природа в стихотворениях поэтов ХХ века мы с вами вспомним стихотворения которые уже прошли. Не торопитесь; и выделяйте фразовым ударением учитель пишет фразовое ударение на доске ключевые слова слова которые передают настроение лирического героя. Вначале – кто вызвался сам читают на выбор стихотворение целиком; затем учитель вызывает тех кто не был на прошлом уроке читают указанное учителем стих. Учитель:...
53696. Евангельская легенда 50 KB
  Происхождение мать Иешуа –женщина сомнительного поведения отец –сириец родителей не помнит то есть Иешуа –нищий бродячий философ низкого происхождения. Отсутствие популярности в народе Иешуа когда он вошёл в Ершалаим никто в городе не знал.
53697. Образ весны в лирических произведениях 82 KB
  Цель: Познакомить с приёмом олицетворения на примере стихотворения Ф.И. Тютчева «Зима недаром злится...» Тип урока: комбинированный урок.
53698. Обучение технике старта и стартовому разгону 42.5 KB
  Цель урока: Формирование интереса детей к изучению легкоатлетических видов. Задачи урока: Формировать двигательные умения и навыки при выполнении старта и стартового разгона.
53699. Закрепление изученного материала по математике 72.5 KB
  Сегодня ребята мы вспомним с вами то, чему вы научились в этой четверти. Вы будете решать, и сравнивать числовые выражения, работать над задачами.