67456

Модифицированная функция Бесселя нулевого индекса

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

При решении сложных задач программирования эти задачи разбиваются на более простые подзадачи. Каждая из подзадач, в свою очередь, может быть разбита на еще более простые подзадачи, и т.д. Если задача в ходе такого последовательного разбиения свелась...

Русский

2014-09-10

172 KB

0 чел.

Лекция 4

 – одна из функций Бесселя. Точнее, это т.н. модифицированная функция Бесселя нулевого индекса.

,

,

,   ,

.

Условия прекращения цикла суммирования:   и  


S0 = 0

A0 = 1

S1 = S0 + A1

A1 = A0*B1

B1 = (x/2)2/12

S2 = S1 + A2

A2 = A1*B2

B2 = (x/2)2/22

. . .

. . .

. . .

Si = Si-1 + Ai

Ai = Ai-1* Bi

Bi = (x/2)2/i2


Текст программы на языке  
Free Pascal,  TP7:

program BesselI0 ;

var

   x,y: Double;

function BesselI0(x, eps : Double): Double;

var

   I, N: integer;

   T, A, B, R, x2: Double;

begin

 x2 := sqr(x/2) ;

 A := x2 ;

 N := 0 ;

 B := x2 / (N + 2) / (N + 2) ;

 

 repeat

   inc(N);

   A := A * B ;

   B := x2 / (N + 2 ) / (N + 2) ;

   R := A / (1 - B) ;

 until ( B < 1) and ( R < eps ) ;

 T := 1;

 for I := N downto 1 do

   T := 1 + x2 / I / I * T ;

 BesselI0 := T ;

end ;


begin

 x := 3 ;

 y := BesselI0(x, 1e-20) ;

 writeln(y) ;

 readln ;

end.

begin

writeln(‘Введите x’) ;  readln(x) ;

writeln(‘Введите eps’) ;  readln(eps) ;

 if  (eps <= 0) or (eps >= 1)  then  exit ;

   

   writeln(‘f=’, BesselI(x, Eps));

   readln;

end.


Оконное приложение в среде
Lazarus:


Текст кода в среде
Lazarus:

unit Unit1;

{$mode objfpc}{$H+}

interface

uses

 Classes, SysUtils, FileUtil, Forms, Controls, Graphics, Dialogs, StdCtrls;

type

 { TForm1 }

 TForm1 = class(TForm)

   Button1: TButton;

   Edit1: TEdit; Edit2: TEdit; Edit3: TEdit;

   Label1: TLabel; Label2: TLabel; Label3: TLabel;

   procedure Button1Click(Sender: TObject);

 private

   { private declarations }

 public

   { public declarations }

 end;

var

 Form1: TForm1;

implementation

{$R *.lfm}

{ TForm1 }

function BesselI0(x, eps : Double): Double;

var

 . . .

begin

 . . .

end;

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);

var

 x, y, eps: double;

begin

 x := StrToFloat(Edit1.Text);

 eps := StrToFloat(Edit2.Text);

 y := BesselI0(x, eps);

 Edit3.Text := FloatToStr(y);

end;

end.

Оконное приложение в среде Visual C++, фрагмент кода:

double BesselI0(double x, double eps)

{

 int i, N;

 double T, A, B, R, x2;

 x2 = (x / 2.0)*(x / 2.0) ;

 A = x2 ;

 N = 0 ;

 B = x2 / ((double)N + 2.0) / ((double)N + 2.0) ;

 

 do

 {

   N++;

   A *= B ;

   B = x2 / ((double)N + 2.0) / ((double)N + 2.0) ;

   R = A / (1 - B) ;

 }

//  while (!( B < 1 &&  R < eps )) ;

 while (B >= 1 || R >= eps);

 T = 1.0;

 for (i = N; i >= 1; i--)

   T = 1.0 + x2 / ((double)i * (double)i) * T;

 return T;

}

private: System::Void button1_Click(System::Object^ sender, System::EventArgs^ e)

{

 double x;

 x = System::Convert::ToDouble(textBox1->Text);

 double eps;

 eps = System::Convert::ToDouble(textBox2->Text);

 double y;

 y = BesselI0Aux(x, eps);

 textBox3->Text=System::Convert::ToString(y);

}


Рекурсия

При решении сложных задач программирования эти задачи разбиваются на более простые подзадачи. Каждая из подзадач, в свою очередь, может быть разбита на еще более простые подзадачи, и т.д. Если задача в ходе такого последовательного разбиения свелась (необязательно за один шаг) сама к себе самой, имеет место рекурсия.

Если задача сводится к себе, и еще раз к себе, и так далее, то количество обращений к себе должно быть конечным.

Каждое очередное сведение задачи к себе должно приближать задачу к тривиальному случаю. В тривиальном случае задача решается по алгоритму, который более не сводит задачу к себе.

Рекурсия используется во множестве стандартных алгоритмов. Далее, в курсе лекций, тема «Рекурсивные алгоритмы» будет возобновляться многократно.


Пример.
  

Применяя сведение задачи к себе  n  раз, можно «дойти» до тривиального случая – до значения  0!, а оно равно 1.

Пример 2.   

Применение такого сведения задачи к себе приводит к «зацикливанию».


Числа Фибоначчи  выражаются «сами через себя» при , но выражаются явно (дают тривиальный случай) при  и :

,  ,  ,  .

,   – Golden Ratio.

Сумма убывающей геометрической прогрессии

, ,

есть функциональный (а именно, степенной, по степеням переменной ) ряд с коэффициентами 1, 1, … .


Полиномы Фибоначчи  являются коэффициентами разложения в степенной ряд функции

,     .

Полиномы Фибоначчи  выражаются «сами через себя» при , но выражаются явно (дают тривиальный случай) при  и :

,    ,    

Связь с числами Фибоначчи:  


Пример
 рекурсивной функции

function  Fib(n: integer; x: double): double;

begin

if  n < 1 then  

Fib := 0

else

if  n = 1 then  

Fib := 1

else

if  n = 2 then  

Fib := x

else

Fib := x*Fib(n-1, x) + Fib(n-2, x);

end;

Пример рекурсивной процедуры.  Ханойские башни.

var

 n: integer;

procedure HanoiTowers(n, x, y, z: integer);

begin

 if n = 1 then

    writeln(x,'->', y)

 else

 begin

     HanoiTowers(n-1, x, z, y);

     writeln(x,’–>’, y);

     HanoiTowers(n-1, z, y, x);

 end;

end;

begin

 readln(n);

 HanoiTowers(n,1,2,3);

end.


Тип «Перечисляемый»

<Перечисляемый тип> : : = 

(<Список имён значений>)

Первому из элементов <Списка имён значений> придаётся внутренний (недоступный пользователю) номер 0, второму – номер 1, и т.д.


Переменные типа «Перечисляемый»

Примеры

var

 v1: (LeftDyrecton, RightDyrecton, BackDyrecton);

type

MyType2=(Monday, Tuesday, Wednesday, Thursday, Friday, Saturday, Sunday);

MyType4=(MyTrue, MyFalse);

var

MyVar2: MyType2;

MyVar3: boolean;

MyVar4: MyType4;

begin

for  MyVar2 :=Monday  to  Friday  do  writeln(MyVar2);    // Ошибка

for  MyVar4 :=MyFalse to  MyTrue  do  writeln(MyVar4);  // Ошибка

for MyVar3 := False to True do writeln(MyVar3);            // Выход:  False  True

end.

Замечание.  boolean ≠ (False, True). Вообще говоря.

Замечание.  Тип «Перечисляемый – порядковый тип.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

61740. Различие безударных окончаний имён прилагательных женского и среднего рода в именительном падеже 43.4 KB
  Цель: научить различать окончания имён прилагательных женского и среднего рода. Вспомните какую тему вы изучали на предыдущих уроках имя прилагательное Что такое имя прилагательное часть речи которая обозначает признак предмета...
61741. Мягкий знак на конце имён существительных после шипящих 21.4 KB
  Цели урока: Повторение пройденного материала Закрепление пройденного материала Изучение нового материала Закрепление правила безударных гласных в корне слова. Отработка навыков каллиграфии Развитие мелкой моторики
61742. Изменение глаголов по числам 12.39 KB
  В городе Берлине в Германии стоит огромный памятник советскому солдату. Высоко над домами на зеленом холме возвышается богатырь из камня. В одной руке у него тяжелый меч, а в другой он держит маленькую девочку.
61745. Пришиваем пуговицу 22.68 KB
  Метапредметные: Уметь определять и формулировать цель на уроке с помощью учителя; понимать учебную задачу урока; высказывать своё предположение; контролировать свои действия в процессе выполнения задания и исправлять ошибки делать выводы...
61746. Работа с бумагой. Практический урок 28.06 KB
  Раз мы будем работать с ножницами а это острые предметы и клеем надо вспомнить правила работы с острыми предметами. Вспомним правила с ножницами: во время работы удерживай материал левой рукой так чтобы пальцы были в стороне от лезвий ножниц. Оформление работы. Как называется изделие которое мы будем выполнять кошка в технике оригами Какую оно имеет форму объемную форму Какие материалы вам необходимы для работы цветная бумага Какие инструменты будете использовать ножницы Какие способы обработки бумаги будете...
61747. Прикладное программное обеспечение и его место в структуре программного обеспечения компьютера. Технология обработки текстов. Основные приемы редактирования: работа с символом, со строкой и фрагментом 64.33 KB
  На экране отображается схема-классификация ПО Все программы которые есть в компьютере то есть ПО компьютера можно разделить на три группы: прикладное ПО; системное ПО; системы программирования.
61748. Компьютерная графика и ее изучение. Графический редактор как средство иллюстративной графики 18.28 KB
  Цель: Познакомиться с основными понятиями компьютерной графики и с ее применением. Для того чтобы лучше понять полученные результаты человек брал бумагу карандаши линейки и чертил графики диаграммы.