Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Шпора по информатике.docx
Скачиваний:
6
Добавлен:
18.09.2019
Размер:
819.82 Кб
Скачать

14 Определение размера выделенной памяти в языке си. Функции динамического выделения памяти.

15 Численные методы решение алгебраических уравнений: постановка задачи, табличный способ отделения корней.

При этом для многих задач известно только о существовании решения, но не существует конечной формулы, представляющей ее решение. Даже при наличии такой формулы ее использование для получения отдельных значений решения может оказаться неэффективным. Наконец, всегда существует необходимость решать и такие математические задачи, для которых строгие доказательства существования решения на данный момент отсутствуют.

Во всех этих случаях используются методы приближенного, в первую очередь численного решения.

Технологическая цепочка вычислительного эксперимента включает в себя следующие этапы:

1)Построение математической модели исследуемого 2)Построение вычислительного алгоритма - метода приближенного решения поставленной задачи и его обоснование. 3)Программирование алгоритма на ЭВМ и его тестирование. 4)Проведение серии расчетов с варьированием определяющих параметров исходной задачи и алгоритма. 5) Анализ полученных результатов.

Только для простейших уравнений удается найти решение в аналитическом виде, т.е. записать формулу, выражающую искомую величину х в явном виде. В большинстве же случаев приходится решать уравнение вида численными методами. Хотя иногда, даже при наличии аналитического решения, имеющего сложный вид, бывает проще провести численное решение по известному алгоритму, чем программировать громоздкую аналитическую формулу. На первом этапе необходимо определить интервал изменения переменной х, где расположен один корень или, что означает то же самое, определить достаточно хорошее приближение окрестности этой точки.

На втором этапе тем или иным численным методом определяется величина х, соответствующая корню уравнения (2.1) с заданной погрешностью.

16 Численные методы решение алгебраических уравнений: метод половинного деления.

Для применения метода половинного деления необходимо установить окрестность или отрезок [a, b], на котором расположен один из корней уравнения, который необходимо уточнить с погрешностью Е (рис.2.1).

Пусть дано уравнение , где непрерывна на отрезке [a, b] и .

Выбираем начальное приближение, равное:

и вычисляем значение функции . Если , то является корнем уравнения. Если , то выбираем, одну из двух частей отрезка или для дальнейшего уточнения корня. Естественно, что корень будет находиться в той половине отрезка, на концах которого функция имеет разные знаки, а именно проверяем условие: . На рис.2.1 это будет отрезок , т. е. для очередного шага уточнения точку b перемещаем в середину отрезка (b= ) и продолжаем процесс деления как с первоначальным отрезком [a, b].

Процесс деления будет продолжаться до тех пор, пока не будет выполнено условие:

.

За приближенное решение принимается средняя точка последнего промежутка.

17 Численные методы решение алгебраических уравнений: метод хорд.

В предположениях предыдущего параграфа укажем более быстрый способ

нахождения корня ξ уравнения f(x) = 0. В этом методе очередное приближение к

корню берется не в середине отрезка [a, b], а в точке x1, где хорда графика функ-

ции f(x), соединяющая точки f(a) и f(b), пересекает ось абсцисс, см. рисунок 3.

В качестве нового интервала для продолжения итерационного процесса вы-

бираем ту из двух частей ( [a, x1] или [x1, b] ) отрезка [a, b], на концах которого

функция f(x) меняет знак.

Процесс уточнения корня заканчивается, когда расстояние между очеред-

ными приближениями станет меньше требуемой погрешности ε вычислений:

xn xn−1 < ε,

Рисунок 3 − Графическая интерпретация метода хорд

7

или когда значения функции попадут в область шума, т.е.

f (x) < ε1.

Уравнение хорды в нашем случае имеет вид:

откуда для x1 получаем:

Схема вычислений при решении трансцендентного уравнения методом хорд

в основном совпадает со схемой вычислений по методу дихотомии. Подпрограм-

ма, реализующая решение трансцендентного уравнения методом хорд может

быть, например, такой:

Метод хорд требует вдвое–втрое меньшего числа итераций, чем метод поло-

винного деления, для отыскания корня с той же погрешностью. Однако, если

функция f(x) в области пересечения с осью абсцисс достаточно пологая, то оче-

редная хорда может практически лечь на ось абсцисс, то есть полностью попасть в

полосу шумов. В этой ситуации произойдет сильное увеличение ошибки вычис-

лений, так как в (3) разность двух близких величин f(a)−f(b) стоит в знаменателе.

В этом смысле метод половинного деления значительно устойчивее.