Введение в численные методы. Гладких О.Б - 62 стр.

UptoLike

x
3
= 1.2, x
4
= 1.4. Шаг 4. Вычислить величину погрешности
Сравнение с примером 3.5 показывает, что
метод Зейделя сходится быстрее и дает более точ-
ный результат.
Тема 4. Приближение функций
4.1. Постановка задачи
Задача приближения (аппроксимации) функ-
ций заключается в том, чтобы для данной функции
построить другую, отличную от нее функцию,
значения которой достаточно близки к значениям
данной функции. Укажем наиболее типичные слу-
чаи:
1. функция задана таблицей в конечном множестве
точек, а вычисления нужно произвести в других
точках;
2. функция задана аналитически, но ее вычисление
по формуле затруднительно;
При решении задачи поиска приближенной
функции возникают следующие проблемы:
1. необходимо выбрать вид приближенной функ-
ции (для приближения широко используются
многочлены, тригонометрические функции, по-
казательные функции и т.д.);
2. необходимо выбрать критерий близости исход-
ной и приближенной функции (это может быть
требование совпадения обеих функций в узло-
вых точках (задача интерполяции), минимиза-
83
Δ
1
=
()
=
+
+
i
ii
xaay
n
0
2
10
)(
1
=
n
i
i
x
0
0
=i
i
x
0
1
=i
i
x
0
=
n
i
i
x
0
2
=
n
i
i
x
0
3
=
n
i
i
x
0
4
=
n
i
ii
xy
0
0
=
n
i
i
y
0
=
n
i
ii
xy
0
1
=
n
i
ii
xy
0
=
n
i
ii
xy
0
2
012
12
234
ccc
ccc
ccc
⎛⎞
⎜⎟
⎜⎟
⎜⎟
⎝⎠
n
1
. (4.31)
Шаг 5. Вывести на экран результаты: аппроксими-
рующую линейную функцию
P
1
(x) = a
0
+ a
1
x и ве-
личину погрешности
Δ
1
.
2. Квадратичная аппроксимация (m = 2).
P
2
(x) = a
0
+ a
1
x + a
2
x
2
.
n n
c
0
= = n+1; c
1
= = ;
c
2
= ; c
3
= ; c
4
= . (4.32)
b
0
= = ; b
1
= = ;
b
2
= . (4.33)
C =
3
b = (b
0
, b
1
, b
2
)
T
.
Решение системы уравнений Ca = b найдем по
правилу Крамера:
C
C
i
a
i
= , i = 0, 1,
62
               x3 = 1.2, x4 = 1.4.                 Шаг 4. Вычислить величину погрешности
     Сравнение с примером 3.5 показывает, что                                        n
                                                                    Δ1 = ∑ 1 ( yi − (a0 + a1 xi ) )2 .                                       (4.31)
метод Зейделя сходится быстрее и дает более точ-                          n +1   i =0
ный результат.                                     Шаг 5. Вывести на экран результаты: аппроксими-
         Тема 4. Приближение функций               рующую линейную функцию P1(x) = a0 + a1x и ве-
              4.1. Постановка задачи               личину погрешности Δ1.
      Задача приближения (аппроксимации) функ-
                                                   2. Квадратичная аппроксимация (m = 2).
ций заключается в том, чтобы для данной функции
                                                                   P2(x) = a0 + a1x + a2x2.
построить другую, отличную от нее функцию,                          n                                        n                   n
значения которой достаточно близки к значениям             c0 = ∑ xi0 = n+1; c1 = ∑ xi1 = ∑ xi ;
данной функции. Укажем наиболее типичные слу-                      i =0
                                                                     n                        n
                                                                                                            i =0
                                                                                                                           n
                                                                                                                               i =0


чаи:                                                       c2 = ∑ xi2 ; c3 = ∑ xi3 ; c4 = ∑ xi4 .                                            (4.32)
1. функция задана таблицей в конечном множестве                    i =0                      i =0                         i =0
                                                                      n                  n                          n                  n
   точек, а вычисления нужно произвести в других            b0 = ∑ yi xi0 = ∑ yi ; b1 = ∑ yi xi1 = ∑ yi xi ;
   точках;                                                         i =0              i =0                          i =0               i =0
                                                                      n
2. функция задана аналитически, но ее вычисление
   по формуле затруднительно;
                                                            b2 =    ∑yx
                                                                    i =0
                                                                             2
                                                                           i i   .                                                           (4.33)
      При решении задачи поиска приближенной                                    ⎛ c0                   c1          c2 ⎞
функции возникают следующие проблемы:                                      C = ⎜⎜ c1                 c2            c3 ⎟⎟
1. необходимо выбрать вид приближенной функ-                                    ⎜c
   ции (для приближения широко используются                                     ⎝ 2                  c3            c4 ⎟⎠
   многочлены, тригонометрические функции, по-                              b = (b0, b1, b2)T .
   казательные функции и т.д.);
2. необходимо выбрать критерий близости исход-     Решение системы уравнений Ca = b найдем по
   ной и приближенной функции (это может быть      правилу Крамера:
                                                                                                    Ci
   требование совпадения обеих функций в узло-                                   ai =                  , i = 0, 1,
   вых точках (задача интерполяции), минимиза-                                                      C


                      62                                                                          83