background image

Instytut Automatyki Politechniki Łódzkiej - Metody Numeryczne wykład 1 

 

W1 - 1

b

a

dz

)

x

(

f

Metody numeryczne (analiza numeryczna

- nauka zajmująca się rozwiązywaniem problemów matematycznych 
metodami arytmetycznymi 
- sztuka doboru spośród wielu możliwych procedur takiej, która jest 
„najlepiej” dostosowana do rozwiązania danego zadania 
 

 
 

Oszacowanie błędu numerycznego obliczenia 

 przy n+1 

obliczeniach wartości f(x) 

Metoda trapezów  

2

3

12n

(

''

f

)

a

1

)

ξ

b

(

 

Metoda Simpsona 

4

4

5

180 n

f

)

a

)

(

2

)

(

ξ

b

(

 

 

Instytut Automatyki Politechniki Łódzkiej - Metody Numeryczne wykład 1

 

 

W1 - 2

a

1. Odpowiednie sformułowanie zadania 
2. Metoda numeryczna + analiza błędu 
3. Algorytm 
4. Implementacja 

 
 

1. Błąd danych wejściowych 
2. Błąd zaokrągleń w czasie obliczeń 
3. Błąd metody (obcięcia) 
4. Błąd wnoszony przez uproszczenia modelu matematycznego 
5. Błąd człowieka  

 

Błąd względny: 

 

uogólnienie na wartości wektorowe 

 

 jest przybliżeniem wartości dokładnej a 

Błąd bezwzględny:

 

a

a~

a

=

0

=

=

a

,

a

a

a~

a

a

a

ε

a

)

(

a

a

a

a~

a

a

a

ε

ε

+

=

+

=

+

=

1

   

 

0

1

=

=

=

a

,

a

a~

a

a

a~

a

a

a

ε

szacowanie modułów błędów

background image

Instytut Automatyki Politechniki Łódzkiej - Metody Numeryczne wykład 1

 

 

W1 - 3

4

4

.

y

Przenoszenie się błędów w obliczeniach numerycznych 

1. Analiza bezpośrednia krok po kroku: 

=

45

4

35

4

.

y

.

 poprawnie zaokrąglona, więc  

  

<

<

 

 

 

 

 

 

 

 

 

05

0.

y

<

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0115

.

0

35

.

4

05

.

0

=

<

y

ε

0976

2.

y~

=

    

 

 

 

 

2

 

1095

2

0857

.

y

.

<

<

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0119

0.

y

<

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0057

0.

y

<

ε

3

10.

x~

=

35

10

25

10

.

x

.

 poprawnie zaokrąglona, więc  

 

<

<

 

 

 

 

 

 

 

 

 

05

0.

x

<

 

 

 

 

 

 

 

 

 

049

0

25

10

05

0

.

.

.

x

=

<

ε

..................................................................... 

5175

.

2

)

~

~

ln(

~

=

+

=

y

x

z

   

 

5225

.

2

)

<

2

1

ε

+

ε

ε

<

y

ε

2

1

<

ε

y

2

ε

2

1

x

x

y

±

=

1

ε

ε

+

<

y

ln(

5125

.

2

+

<

y

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

005

.

0

<

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0020

.

0

<

z

ε

Instytut Automatyki Politechniki Łódzkiej - Metody Numeryczne wykład 1

2

1

ε

ε

+

1

 

 

W1 - 4

1

1

1

ε

ε

ε

ε

ε

ε

2

1

8

1

2

1

1

1

1

1

1

1

2

+

+

=

+

=

+

=

=

.....

)

(

x

)

(

x

x

x

2. Wykorzystanie podstawowych wzorów 

ε

,

x~

,

x

2

2

2

,  

 

ε

,

x~

,

x

2

1

x

x

y

=

Iloczyn: 

 

2

1

2

1

2

2

1

1

2

1

2

1

1

1

1

1

1

1

ε

ε

1

)

ε

ε

ε

+

+

=

+

+

=

=

)(

(

x

x

)

(

x

)

(

x

x

x

x~

x~

y

  

więc  

 

Pierwiastek: 

 

x

y

=

~

y

  

więc  

 

Iloraz: 

 

2

1

x

x

y

=

2

1

2

2

1

2

1

2

2

1

2

1

1

2

1

2

1

1

1

1

1

1

1

1

1

ε

ε

ε

ε

ε

ε

ε

ε

ε

ε

+

=

+

+

=

+

+

=

=

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

x

x

x

)

(

x

x~

x

x

x~

y

  

więc  

 

Suma: 

 

2

1

2

2

2

1

1

2

1

2

2

1

1

2

1

2

1

1

1

1

1

x

x

x

x

x

x

x

x

)

(

x

)

(

x

x

x

x

1

±

~

x~

y

±

±

=

±

+

±

+

=

±

±

=

ε

ε

ε

ε

ε

    

więc 

 

2

2

1

2

1

2

1

1

ε

ε

ε

x

x

x

x

x

x

y

±

+

±

<

background image

Instytut Automatyki Politechniki Łódzkiej - Metody Numeryczne wykład 1 

 

W1 - 5

3. Metoda przybliżona 

)

x

,...,

x

,

x

(

x

n

2

1

=

 

 

 

)

x~

,...,

x~

,

x~

(

x~

n

2

1

=

)

x

(

y

)

x

(

y

)

x~

(

y

y

=

 

i

x

n

i

i

y

)

x~

(

x

y

=1

 

i

x

n

i

i

y

)

x~

(

x

y

<

=1

 

)

x~

(

i

i

x

n

i

i

i

x

n

i

i

i

y

y

x

y

y

x

x

)

x~

(

x

y

y

x

y

ε

ε

=

=

=

=

1

1

i

(

y

ε

i

x

n

i

)

x~

ε

=

<

i

x

y

y

x

1

 

i

<

z

ε

 

   metodą przybliżoną 

 

0024

.

0