background image

Instytut Automatyki Politechniki Łódzkiej - Metody Numeryczne ET3 przykłady do wykładu 2 

 

Problem 1 
Zmierzono poziom Morza Północnego w pewnym punkcie: 
 

[h] 

0 2 4 6 8 10 

[m] 1,0 1,6 1,4 0,6 0,2 0,8 

 
Pływ ma okres 12h. 
Proszę aproksymować dane funkcją: 

12

2

cos

12

2

sin

)

(

2

1

0

*

t

a

t

a

h

t

h

π

π

+

+

=

 

rozwiązując liniowe zadanie aproksymacji średniokwadratowej. (Nie jest 
możliwe rozwiązanie tego zdania dla funkcji 

12

2

0

0

)

t

t

(

sin

A

h

)

t

(

h

+

=

π

do której nie wszystkie parametry wchodzą liniowo. 
 

0 2 4 6 8 10 

( )

1

0

=

t

ϕ

 

1 1 1 1 1 1 

0

sin

 

3

π

sin

 

3

2

π

sin

 

π

sin  

3

4

π

sin

 

3

5

π

sin

 

( )

12

2

1

t

sin

t

π

ϕ

=

 

2

3

 

2

3

 

2

3

 

2

3

 

0

cos

 

3

π

cos

 

3

2

π

cos

 

π

cos

 

3

4

π

cos

 

3

5

π

cos

 

( )

12

2

2

t

cos

t

π

ϕ

=

 

2

1

 

2

1

 

-1 

2

1

 

2

1

 

( )

t

h

 

1,0 1,6 1,4 0,6 0,2 0,8 

,

0

,

,

0

,

,

0

,

2

1

2

0

1

0

=

=

=

ϕ

ϕ

ϕ

ϕ

ϕ

ϕ

 

[

]

6

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

,

0

0

=

+

+

+

+

+

=

=

ϕ

ϕ

 

PW2  1 

background image

Instytut Automatyki Politechniki Łódzkiej - Metody Numeryczne ET3 przykłady do wykładu 2 

3

4

3

4

3

0

4

3

4

3

0

2

3

2

3

0

2

3

2

3

0

2

3

2

3

0

2

3

2

3

0

,

1

1

=

+

+

+

+

+

=

=

ϕ

ϕ

 

3

4

1

4

1

1

4

1

4

1

1

2

1

2

1

1

2

1

2

1

1

2

1

2

1

1

2

1

2

1

1

,

2

2

=

+

+

+

+

+

=

⎥⎦

⎢⎣

=

ϕ

ϕ

 

[

]

6

,

5

8

,

0

2

,

0

6

,

0

4

,

1

6

,

1

0

,

1

8

,

0

2

,

0

6

,

0

4

,

1

6

,

1

0

,

1

1

1

1

1

1

1

,

0

=

+

+

+

+

+

=

=

h

ϕ

 

3

2

3

8

,

0

2

3

2

,

0

0

2

3

4

,

1

2

3

6

,

1

0

8

,

0

2

,

0

6

,

0

4

,

1

6

,

1

0

,

1

2

3

2

3

0

2

3

2

3

0

,

1

=

+

+

+

=

=

=

h

ϕ

 

8

,

0

4

,

0

1

,

0

6

,

0

7

,

0

8

,

0

0

,

1

8

,

0

2

,

0

6

,

0

4

,

1

6

,

1

0

,

1

2

1

2

1

1

2

1

2

1

1

,

2

=

+

+

=

⎥⎦

⎢⎣

=

h

ϕ

 

 
Układ równań normalnych redukuje się do: 

PW2  2 

background image

Instytut Automatyki Politechniki Łódzkiej - Metody Numeryczne ET3 przykłady do wykładu 2 

⎪⎪

=

=

=

h

a

h

a

h

h

,

,

,

,

,

,

2

2

2

2

1

1

1

1

0

0

0

0

ϕ

ϕ

ϕ

ϕ

ϕ

ϕ

ϕ

ϕ

ϕ

  

 
 

=

8

0

3

6

5

3

3

6

2

1

0

,

,

a

a

h

 

 

 

=

267

0

577

0

933

0

2

1

0

,

,

,

a

a

h

 

12

2

cos

267

,

0

12

2

sin

577

,

0

933

,

0

)

(

*

t

t

t

h

π

π

+

+

=

 

Problem 2 
Rozwiaż liniowe zadanie aproksymacji średniokwadratowej danych z tabeli 
funkcją  

x

c

c

)

x

(

f

*

1

0

+

=

 

1 3 4 6 7 

f(x) 

-2,1 -0,9 -0,6  0,6  0,9 

Funkcje bazowe: 

( )

( )

x

x

x

=

=

1

0

1

ϕ

ϕ

. Współczynniki wag =1. 

Układ równań normalnych 



=



f

,

f

,

c

c

,

,

,

,

1

0

1

0

1

1

0

1

1

0

0

0

ϕ

ϕ

ϕ

ϕ

ϕ

ϕ

ϕ

ϕ

ϕ

ϕ

 

 

[

]

5

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

=

+

+

+

+

=

=

ϕ

ϕ

,

 

[

]

21

7

6

4

3

1

7

6

4

3

1

1

1

1

1

1

1

0

=

+

+

+

+

=

=

ϕ

ϕ

,

 

PW2  3 

background image

Instytut Automatyki Politechniki Łódzkiej - Metody Numeryczne ET3 przykłady do wykładu 2 

[

]

111

49

36

16

9

1

7

6

4

3

1

7

6

4

3

1

1

1

=

+

+

+

+

=

=

ϕ

ϕ

,

 

[

]

1

2

9

0

6

0

6

0

9

0

1

2

9

0

6

0

6

0

9

0

1

2

1

1

1

1

1

0

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

f

,

=

+

+

=

=

ϕ

 

[

]

7

2

3

6

6

3

4

2

7

2

1

2

9

0

6

0

6

0

9

0

1

2

7

6

4

3

1

1

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

f

,

=

+

+

=

=

ϕ

 

⎡−

=

7

2

1

2

111

21

21

5

1

0

,

,

c

c

  

 

⎡−

=

7

2

1

2

5

21

21

111

441

555

1

1

0

,

,

c

c

 

(

) (

)

(

) (

)

⎡−

=

=

+

+

=

5053

0

5421

2

6

57

8

289

114

1

7

2

5

1

2

21

7

2

21

1

2

111

114

1

1

0

,

,

,

,

,

,

,

,

c

c

 

x

,

,

)

x

(

f

*

5053

0

5421

2

+

=

 

 

Problem 3  
Znajdź wielomian interpolacyjny stosując   

•  Wzór Lagrange’a  

•  Metodę rodziny trójkatnej 

 

0 1 2 3 

x

i

-2 1 2 4 

y

i

3 1 -3 8 

 

PW2  4 

background image

Instytut Automatyki Politechniki Łódzkiej - Metody Numeryczne ET3 przykłady do wykładu 2 
Ze wzoru Lagrangea dla  n = 3: 

( )

(

)(

)

(

)

(

)(

) (

)

(

)(

)

(

)

(

)(

)

(

)

(

)(

)

(

)

(

)(

)

(

)

(

)(

)(

)

(

)(

)(

)

(

)(

)(

)

(

)(

)(

)

(

)(

)(

)

( )( )( )

(

)(

)(

)

(

)( )(

)

(

)( )(

)

(

)( )(

)

(

) (

) (

) (

)

6

6

25

2

3

3

2

4

4

9

2

8

6

3

8

3

16

4

4

9

1

8

14

7

24

1

2

4

1

4

2

4

2

1

2

8

4

2

1

2

2

2

4

1

2

3

4

1

2

1

2

1

4

2

2

1

4

2

2

2

1

2

4

2

1

3

2

3

2

3

2

3

2

3

2

3

2

2

1

2

0

2

2

1

0

3

3

2

1

2

0

2

3

1

0

2

3

1

2

1

0

1

3

2

0

1

3

0

2

0

1

0

3

2

1

0

+

=

=

+

+

+

+

+

+

+

=

=

+

+

+

+

+

+

+

+

=

=

+

+

+

+

=

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

y

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

y

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

y

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

y

x

W

n

 
Metodą rodziny trójkątnej: 
 

( )

( )

(

)

( )

(

)

(

)(

)

(

)

(

)(

)

( )

(

)

(

)(

)

(

)(

)(

)

(

)

(

)(

)

(

)(

)(

)

3

2

2

4

1

4

2

4

1

4

2

4

6

5

2

4

3

2

3

8

6

5

1

2

2

2

2

2

3

2

3

3

3

2

2

1

3

1

3

2

3

1

3

0

3

1

3

0

3

0

3

1

0

3

3

1

2

0

2

0

2

1

0

2

2

0

1

0

1

1

0

0

2

=

+

+

+

+

+

=

=

=

=

+

+

+

=

=

=

+

=

=

=

=

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

c

x

x

c

c

x

p

c

x

x

x

x

x

x

c

c

x

p

c

x

x

c

x

p

c

x

p

c

Po podstawieniu współczynników    do p(x) dostajemy: 
 

( )

(

) (

)(

) (

)(

)(

)

(

) (

)( ) (

)( )(

)

(

) (

)

6

6

25

2

3

3

2

4

4

3

2

2

6

5

3

4

3

2

3

2

1

2

3

2

1

2

6

5

2

3

2

3

2

3

2

3

2

2

1

0

3

1

0

2

0

1

0

+

=

=

+

+

+

=

=

+

+

+

+

=

=

+

+

+

=

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

c

x

x

x

x

c

x

x

c

c

x

p

Problem 4 

Oblicz metodą Hornera wartość 

( )

6

6

25

2

3

3

2

2

3

+

=

x

x

x

x

p

 dla  x=1 .: 

(

)

(

)

3

2

1

0

3

2

2

1

3

0

)

(

a

x

a

x

a

x

a

a

x

a

x

a

x

a

x

P

+

+

+

=

=

+

+

+

=

 

b

0

=a

0

a

1

a

2

a

3

PW2  5 

 +x 

b

0

+x b

1

+x b

2

background image

Instytut Automatyki Politechniki Łódzkiej - Metody Numeryczne ET3 przykłady do wykładu 2 

PW2  6 

=

x) 

 =b

1

= b

2

 b

3

=P(

 

+

+

+

+

=

1

1

1

0

)

(

L

 

 

2/3 -3/2 -25/6  6 

n

n

n

n

a

x

a

x

a

x

a

x

P

n

i

i

i

b

x

P

n

i

xb

a

b

a

b

=

=

+

=

=

)

(

,

,

1

,

1

0

0

L  

 

+1 2/3 

-1 5 

-1 5/6 

 =-5/6 

-5 

 

roblem 5 

omian interpolacyjny dla  sin(x) stosując węzły –1, -1/3, 1/3, 1. Oszacuj błąd 

x -1 

-1/3 

1/3 1 

 
 
 
 
P
Znajdź wiel
interpolacji. 
 

y=sin(x)  -0.8415 

-0.3272       0.3272     0.8415 

 

( )

( )

(

)

( )

(

)

(

)(

)

( )

(

)

(

)(

)

(

)(

)(

)

........

......

3

1

3

1

1

3

1

1

3

1

7714

.

0

8415

.

0

3272

.

0

7714

.

0

1

3

1

8415

.

0

3272

.

0

8415

.

0

2

3

1

3

0

3

1

3

0

3

0

3

1

0

3

3

1

2

0

2

0

2

1

0

2

2

0

1

0

1

1

0

0

2

=

=

=

⎛ +

⎛ +

⎛ +

+

=

=

=

+

+

=

=

=

=

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

c

x

x

c

c

x

p

c

x

x

x

x

x

x

c

c

x

p

c

x

x

c

x

p

c

x

p

c

 

………………………….. 

(x)=-0.1576x

3

 +0.9991x

 

 
 
P
 

)

(

)

(

)!

1

(

1

)

(

)

(

0

)

1

(

=

+

+

=

n

i

i

n

x

x

f

n

x

P

x

f

ξ

 

)

(

)

(

sin

!

4

1

)

(

)

sin(

3

0

)

4

(

=

=

i

i

x

x

x

P

x

ξ

 

)

sin(

)'

cos

(

'

))'

sin(

(

)

(

cos

)

(

sin

)

3

(

)

4

(

x

x

x

=

=

=

=

ξ

ξ

 

[

]

=

)

(

max

)

sin(

max

!

4

1

)

(

)

sin(

3

0

1

1

1

1

i

i

x

x

x

x

x

x

P

x

 

  

 

 

background image

Instytut Automatyki Politechniki Łódzkiej - Metody Numeryczne ET3 przykłady do wykładu 2 

1975

.

0

8415

.

0

!

4

1

)

(

)

sin(

x

P

x

=0.0069 

 

tosując węzły Czebyszewa dostajemy: 

(x)= -0.1585x  +0.9990x  

orównanie wyników: 

blue – węzły równoodległe

red węzły Czebyszewa

  

S
 

3

P
 
P
(linia pozioma = 2

-n

)

n=3 

 

n=6 

 

 

=12 

n

 

PW2  7 


Document Outline