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

72006. Составление и решение выражений на сложение 122.5 KB
  Цель: закрепить умение составлять и вычислять выражения на сложение; упражнять в написании цифр, счете в пределах 9, сравнении чисел, распознавании многоугольников; развивать наблюдательность, зри тельную память, сообразительность, формировать познавательный интерес...
72007. Прибавление числа 9 с переходом через десяток 85.5 KB
  Цель. Познакомить с прибавлением числа 9 с переходом через десяток; продолжать формировать вычислительные навыки; повторить решение задач на нахождение уменьшаемого; повторить геометрические фигуры, правила дорожного движения; развивать логическое мышление; прививать любовь к математике.
72008. Вправи і задачі на застосування таблиць додавання і віднімання числа 1. Вимірювання довжин відрізків. Повторення складу чисел 9 і 10 50 KB
  Доброго дня діти Я прийшов запросити Вас на Новорічне свято яке відбудеться в нашому лісі Чаклунка: Свята не буде Ніколи твоя ялинка не засяє Хіба виконаєш всі мої завдання за 35 хвилин тут же без підготовки. дає завдання Зайчикові Заєць: Що робити...
72009. Число і цифра 9. Порівняння у межах 9. Складання прикладів на додавання. Вимірювання довжин відрізків. Написання цифри 9 91.5 KB
  Мета. Ознайомити учнів з цифрою 9. Пояснити утворення числа 9 додаванням одиниці до попереднього числа. Вчити писати цифру 9. Розвивати образне і логічне мислення, пам’ять, увагу, набувати обчислювальних навичок письма. Виховувати інтерес до математики.
72010. ВПРАВИ НА ЗАСВОЄННЯ ТАБЛИЦЬ ДОДАВАННЯ І ВІДНІМАННЯ ЧИСЛА 4. ЗАДАЧІ НА ЗНАХОДЖЕННЯ СУМИ І ОСТАЧІ. КРУГОВІ ПРИКЛАДИ 36 KB
  Ми з вами вирушаємо у космічну подорож у якій впоратись з певними труднощами нам допоможе дружба з такою необхідною наукою, як математика. А ще вашими вірними друзями мають стати: уважність, кмітливість, швидкість мислення і вибір точних і правильних дій, винахідливість, взаємодопомога.
72011. Порівняння чисел 36.5 KB
  Чого більше на малюнку квадратів чи кругів Скільки квадратів Кругів Як дізнатися на скільки кругів більше ніж квадратів скласти пари Скільки кругів залишилося без пари Значить на скільки кругів більше ніж квадратів на 3 На скільки менше квадратів ніж кругів на 3...
72012. Дія додавання. Ознайомлення із термінами «додавання», «сума» 37 KB
  Відрізки ламаної лінії це Частина прямої лінії яка тільки з одного боку обмежена точкою Частина прямої лінії яка з двох боків обмежена точками Трикутник має три сторони Замкнена ламана лінія що складається з чотирьох ланок Чотирикутники: квадрат Геометрична фігура яка не має кутів вершин сторін...
72014. Додавання двоцифрових чисел без переходу через десяток виду 34+52. Розв’язування задач 46.5 KB
  Мета: ознайомити учнів із загальним випадком додавання двоцифрових чисел без переходу через розряд; формувати вміння застосовувати цей прийом для розвязування задач; розвивати математичне мовлення і мислення; активізувати пам’ять; виховувати наполегливість працьовитість любов...