Różniczkowanie numeryczne

Podobne dokumenty
Układ Liniowych Równań Algebraicznych

Rys. 1. Interpolacja funkcji (a) liniowa, (b) kwadratowa, (c) kubiczna.

Metody numeryczne procedury

Przypomnijmy tu znany wzór Taylora ze względu na jego wykorzystanie w zagadnieniach interpolacji, róŝniczkowania i całkowania numerycznego.

Projekt 3 3. APROKSYMACJA FUNKCJI

Nadokreślony Układ Równań

SZTUCZNA INTELIGENCJA

UWAGI O ROZKŁADZIE FUNKCJI ZMIENNEJ LOSOWEJ.

[ ] Pochodne cząstkowe funkcji złożonych.

Całkowanie numeryczne Zadanie: obliczyć przybliżenie całki (1) używając wartości funkcji f(x) w punktach równoodległych. Przyjmujemy (2) (3) (4) x n

Kwadratury numeryczne

11. Aproksymacja metodą najmniejszych kwadratów

Metody numeryczne. Wykład nr 5: Aproksymacja i interpolacja. dr Piotr Fronczak

Instytut Automatyki i Informatyki Stosowanej Politechniki Warszawskiej

Michał Pazdanowski Instytut Technologii Informacyjnych w Inżynierii Lądowej Wydział Inżynierii Lądowej Politechnika Krakowska.

Wygładzanie i filtrowanie danych z przeznaczeniem do interpretacji widm spektroskopowych.

METODY NUMERYCZNE. Wykład 3. Plan. Aproksymacja. Aproksymacja Interpolacja wielomianowa Przykłady. Jaki jest dopuszczalny błąd wyniku?

Pochodne cząstkowe wyższych rzędów

Ramowy program laboratorium z metod numerycznych. Skrócone instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych.

Regresja liniowa. (metoda najmniejszych kwadratów, metoda wyrównawcza, metoda Gaussa)

Równania różniczkowe zwyczajne

Instytut Automatyki i Informatyki Stosowanej Politechniki Warszawskiej. Algorytm DMC z funkcjami bazowymi. Piotr Marusak

METODY KOMPUTEROWE 1

Spójne przestrzenie metryczne

Ł Ł ć

dr Michał Konopczyński Ekonomia matematyczna ćwiczenia

CONNECT, STARTUP, PROMOTE YOUR IDEA

Metody obliczeniowe - Budownictwo semestr 2 - wykład nr 4. Nr: 1. Metody obliczeniowe. wykład nr 4. różniczkowanie przybliżone całkowanie numeryczne

SYSTEMY ROZMYTO-NEURONOWE REALIZUJĄCE RÓŻNE SPOSOBY ROZMYTEGO WNIOSKOWANIA

Metody numeryczne w przykładach

WYZNACZANIE OGNISKOWEJ SOCZEWEK CIENKICH ZA POMOCĄ ŁAWY OPTYCZNEJ

Prawdopodobieństwo warunkowe. Niezależność zdarzeń

ć ż Ą ź ź ź Ź ć ć ź ż Ł ć Ź ź Ł ć ż ż Ć Ł ż ć ć ź ż Ł ć Ź Ć Ć Ł ż


ZESTAW ZADAŃ Z INFORMATYKI

ą ą Ą ł ą Ą Ł ÓŁ Ą ę ą ż ę łą ą łą

Od wzorów skróconego mnoŝenia do klasycznych nierówności

Rachunek różniczkowy funkcji wielu zmiennych

Ł Ą Ń

Johann Wolfgang Goethe Def.

ż ż ć ż ż ż ć Ć ć ż ż ć ż


Ą ć

Kompresja fraktalna obrazów. obraz. 1. Kopiarka wielokrotnie redukująca 1.1. Zasada działania ania najprostszej kopiarki

Ę ż Ł ś ą ł ść ó ą ż ę ł Ł ś ą ś Ż ż ż ń ż ł ś ń ż żę Ł ż ó ń ę ż ł ńó ó ł ń ą ż ę ż ą ą ż Ń ż ż ż óź ź ź ż Ę ż ś ż ł ó ń ż ć óź ż ę ż ż ńś ś ó ń ó ś

WYKŁAD nr Wielomian M (s) ma pierwiastki wielokrotne oraz równe zero

Rachunek różniczkowy funkcji wielu zmiennych




Ą ź ć Ą Ę

ć ć ź ć ć ć Ź ź Ź ź

Algebra macierzowa i inne takie (krótka i prowizoryczna powtórka



Michał Pazdanowski Instytut Technologii Informacyjnych w Inżynierii Lądowej Wydział Inżynierii Lądowej Politechnika Krakowska.


Metody numeryczne i programowanie

INFORMATYKA W CHEMII Dr Piotr Szczepański

Analiza Matematyczna Ćwiczenia. J. de Lucas

instrukcja do ćwiczenia 5.1 Badanie wyboczenia pręta ściskanego

RÓWNANIA RÓŻNICZKOWE WYKŁAD 7


Oświadczam, że warunki ww. umowy zawartej z Wojewódzką Komendą OHP są przestrzegane. Środki finansowe prosimy przekazać na rachunek bankowy Nr...

Indukcja matematyczna

Równania liniowe. gdzie. Automatyka i Robotyka Algebra -Wykład 8- dr Adam Ćmiel,

Ż ś ćł ę ś ś ź ć ę ł ś ś ę ę ę ę ę łę ę ś ę Ś ę ę ł ę ę ę Ń ć Ś ć ę ś Ś Ź Ć ę ę Ę ę ś ę ł ę ę Ć ł ę ć ę ś ę ę ę ść ę ź ś ś ę Ć ę ę ę ł ć ź ę ć ś ł

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania. Podstawy Automatyki

ć ć ć ć ć ź Ź ć ć Ń Ę ź ź Ą ć ć

; -1 x 1 spełnia powyższe warunki. Ale

Rozpraszania twardych kul

Portfel złożony z wielu papierów wartościowych

; -1 x 1 spełnia powyższe warunki. Ale

ń ń ś ń ę ę Ś ę Ż ę ę ś ń ę ż ń ęś ę ż ń ń Ą Ę ś ś ś ż Ż ś Ś ś ę ś Ś

Ę Ę Ó ć ź Ż Ż Ą Ł Ę ć Ę Ą ź ć ź ć Ę

ć ć Ę ż Ą ż ż Ź ć Ę Ą ż Ą ć ż ć ć ż ż ć Ę ż ż ć ż ć

Ę Ę ź Ę Ą ć ć Ę Ą ć Ą Ę ć Ę Ę ć

śą ś ć Ą Ó ó Ę ń ó

Metoda szeregów potęgowych dla równań różniczkowych zwyczajnych liniowych. Równanie różniczkowe zwyczajne liniowe drugiego rzędu ma postać

7. SFORMUŁOWANIE IZOPARAMETRYCZNE

Podprzestrzenie macierzowe

Proces decyzyjny: 1. Sformułuj jasno problem decyzyjny. 2. Wylicz wszystkie możliwe decyzje. 3. Zidentyfikuj wszystkie możliwe stany natury.

Aproksymacja funkcji

Zasada wariacyjna mechaniki kwantowej

STATYSTYKA MATEMATYCZNA

1.4. STAN ODKSZTAŁCENIA STRONA GEOMETRYCZNA

Teoria i praktyka. Wyższa Szkoła Turystyki i Ekologii. Fizyka. WSTiE Sucha Beskidzka Fizyka

Rozwiązanie niektórych zadań treningowych do I kolokwium sem. zimowy, 2018/19

ć ż ż ć Ą ż ż Ł ć Ż ż Ż Ż Ż Ż

Ż Ś Ń Ą Ą ć

6. PŁASKI STAN NAPRĘŻENIA I ODKSZTAŁCENIA

METODY NUMERYCZNE W INZYNIERII WODNEJ


I. APROKSYMACJA I INTERPOLACJA FUNKCJI JEDNEJ ZMIENNEJ

BADANIE DRGAŃ RELAKSACYJNYCH

METODY NUMERYCZNE DLA INŻYNIERÓW. (notatki do wykładu)

4. Rekurencja. Zależności rekurencyjne, algorytmy rekurencyjne, szczególne funkcje tworzące.

MATHCAD Obliczenia iteracyjne, macierze i wektory

ć Ń


Transkrypt:

cł zows Isttut Tecolog Iormcc w Iżer ąowe Wzł Iżer ąowe oltec Krows Różczowe umercze Różczowem umerczm zwm wzcze przblżoc wrtośc pococ uc srete ee lub welu zmec w zc putc obszru. Opercę tą moż woć wuetpowo: wprowząc stosowe wzor różcowe pozwlące wrżee pożąe pocoe w oreślom puce obszru o ombc lowe wrtośc uc w putc sąsec węzłc (tzw. scemt różcowe) stosuąc wzczoe wzor różcowe o oblcz pococ w wbrc putc obszru. ostępowe te est wątowo sutecze eetwe w przpu g węzł są rozmeszczoe rówomere gż wówczs wstrcz eorote wprowzee scemtu różcowego żą ezbęą pocoą. eto geerc wzorów różcowc możem pozelć trz tegore: przez terpolcę eozczoc współczów ścsłe l welomów możlwe wższego stop poto w przpu geerow wzorów różcowc pocoe rzęu wższego ż perwsz możem zstosowć metoę sł opertorów pmętąc że rug poco to perwsz poco z perwsze pocoe z ole trzec poco to rug poco z perwsze pocoe lub perwsz poco z ruge pocoe t.:. () eto geerc wzorów różcowc przez terpolcę sprowz sę o utworze włścwego welomu terpolcego (ptrz rozzł pośwęco terpolc): stępe ego zróżczow stosową lczbę rz: " ϕ " " ϕ ϕ (). () Nleż tu zwrócć uwgę że prz tm trbe postępow różczue sę włącze uce bzowe tomst współcz terpolc e ulegą zme. eto eozczoc współczów bzue rozwęcu uc w szereg Tlor w otoczeu putu l tórego ostruow bęze wzór różcow zżąu poprwośc otworze wrtośc poszuwe pocoe o ombc lowe wrtośc uc w węzłc otczącc teże put.

cł zows Isttut Tecolog Iormcc w Iżer ąowe Wzł Iżer ąowe oltec Krows Nprostsz ocepce est trzec meto sprowząc sę o egzewow wmogu b tworzo wzór różcow wł w ścsł l eomów możlwe wsoego stop. oże przestwm sposób geerc wzoru różcowego perwszą rugą pocoą prz zstosowu że z wmeoc powże meto. rzmem prz tm że węzł są rówomere rozmeszczoe w oległośc ee o rugego wzór różcow bęze wprowzo l węzł cetrlego w gweźze. eto przez terpolcę Rozwżm welom terpolc grge przecoząc przez trz węzł : () po ego zróżczowu otrzmuem: " (5) co w przpu węzłów rówooległc prowz o: ". (6) Zgoe z zleżoścą (6) wzór różcow rugą pocoą est etcz bez wzglęu położee putu w tórm tę pocoą ccem oblczć tomst wzór (6) prowz o obrze zc wzorów różcowc l putów lewego cetrlego prwego w scemce różcowm (gweźze):. (7) eto eozczoc współczów Sorzstm z rozwęc uc w szereg Tlor: O (8) tór pozwl wrzć wrtość uc w wbrm puce o ombcę lową wrtośc uc e olec pococ w m puce leżącm w ego sąseztwe. Dążm o wrże wrtośc pocoe w pożąm puce o ombc lowe wrtośc uc w węzłc otczącc czl w przpu śroowego węzł st trzec rówomer-

cł zows Isttut Tecolog Iormcc w Iżer ąowe Wzł Iżer ąowe oltec Krows e rozmeszczoc węzłów (ozczoc opoweo esm ) wzorów różcowc perwszą rugą pocoą otrzmm:. (9) Rozwąc ucę w szereg Tlor w otoczeu węzł l żego z węzłów (czl we wzorze (8) przmuąc opoweo oleo poto uwzglęąc że ) orz oouąc obcęc rozwęc trzecm wrze szeregu otrzmuem l wzoru różcowego perwszą pocoą: () l wzoru różcowego rugą pocoą:. () o wou ow strom przegrupowu słów w sume po prwe stroe możem osttecze zpsć w przpu perwszm rugm:. () Żąąc b wrże stoące po lewe stroe wzorów (9) bł opoweo rówe wrżeom po prwe stroe wzorów () l owolc wrtośc uc e pococ otrzmuem w ewele uł lowc rówń lgebrczc wzczee ezc współczów wzorów różcowc: (). ()

cł zows Isttut Tecolog Iormcc w Iżer ąowe Wzł Iżer ąowe oltec Krows eto wzorów ścsłc l welomu W metoze te żąm b wprowzo wzór różcow wł w ścsłe l eomów możlwe wższego stop począc o co prowz o ułu lowc rówń lgebrczc z tórego wzczm współcz opertor różcowego. Dl wzoru różcowego perwszą cz rugą pocoą zbuowego trzec węzłc (9) możem zżąć ścsłośc wów l welomów o stop rugego włącze co prowz opoweo o rówń: l wzoru perwszą pocoą : (5). (6) l wzoru rugą pocoą. Wzor (5) (6) zostł zpse w lolm ułze współrzęc zczepom w węźle cetrlm czl węźle l tórego wzcz est scemt różcow. W węźle tm żąm oleo b perwsz (5) rug (6) poco z: uc stłe bł rówe zero (rówe perwsze) uc lowe bł opoweo rówe ee zero uc wrtowe bł opoweo rówe zero w. erwsze trz olum we wzorc (5) (6) ozczą opoweo: stosow eom ego perwszą rugą pocoą tomst w czwrte olume po lewe stroe zu rówośc oblczoo wrtość wrże (9) l rozptrwe uc po prwe stroe umeszczoo wrtość pocoe w węźle cetrlm (wącą wprost z olum ruge lub trzece). Nleż tu zwrócć uwgę t że stee ścsł zleżość wążąc lczbę węzłów w scemce różcowm rzą wzcze pocoe. I t o sostruow scemtu różcowego perwszą pocoą potrzeb mmum rugą t. e porwącc sę węzłów czl ogóle wzór różcow pocoą rzęu mus zwerć co me węzłów w zu eowmrowm. Zstosowe lczb węzłów węsze o przestwoego mmum pozwl uzse wzorów różcowc wższe ołośc eże leż pmętć że lczb węzłów w gweźze e może bć przese uż ze wzglęu wstępowe eetu Rugego (ptrz rozzł o terpolc). mętć leż róweż o tm że ołość scemtu różcowego est wższ w poblżu śro cężośc zboru węzłów tórc est o tworzo est to ezleże o rzęu pocoe. Wrto róweż zwrócć uwgę t że wszste trz meto przestwoe powże w przpu tego smego rozmeszcze węzłów w scemce różcowm

cł zows Isttut Tecolog Iormcc w Iżer ąowe Wzł Iżer ąowe oltec Krows 5 prowzą o etczc wrtośc współczów opertor różcowego. Ne est to w przpow gż łtwo zuwżć wszste meto mą swoe postw w terpolc welomowe. rzestwoe powże meto moż uogólć przpe owole lczb węzłów w scemce różcowm pocoe owolego rzęu co pożem poże przłze meto eozczoc współczów leż e pmętć o tm że ż ole poco est oblcz z węszm błęem. W celu wprowze wzorów ogólc w zu eowmrowm rozwżm zbór węzłów poumerowc z tórc węzeł est węzłem cetrlm. oszuuem współczów wzoru różcowego tą pocoą w tm węźle:. (7) ostępuąc poobe poprzeo czl rozwąc ucę w szereg Tlor (8) w otoczeu węzł l żego węzł sąsuącego uwzglęąc że: (8) otrzmuem:. (9) o wou ow strom przegrupowu słów w sume po prwe stroe zu rówośc moż zpsć: () co osttecze prowz o ułu lowc rówń lgebrczc opsego mcerzą Vermoe :

cł zows Isttut Tecolog Iormcc w Iżer ąowe Wzł Iżer ąowe oltec Krows 6 () z tórego wzczm eze współcz:. () Dl przestwe zwązu pomęz lczbą węzłów gwz oległoścm pomęz m oścą uzsego umerczego oszcow wrtośc pocoe oom oblcze perwsze pocoe l srego prwego węzł regulre st węzłów użwąc oleo wzorów różcowc zbuowc o (mml możlw lczb węzłów ze wzglęu rzą pocoe) o 5 węzłów. Oblcze przeprowzm w puce l uc 5 tóre poco wzczo ltcze est rów 5 5 e wrtość l wos. Współcz opertor różcowego perwszą pocoą l poszczególc wzorów różcowc wzczm z ułu rówń () uwzglęąc w ego zpse lczbę węzłów gwz c wzglęą lolzcę orz położee węzł w tórm geerow est opertor. oże l przłu zpszem te uł rówń ego rozwąze w przpu brze złożom gwz pęcowęzłowe: 5 8 6 6. () W uzse l tego pozostłc prostszc przpów zebro w tblc tór zwer współcz wzoru różcowego perwszą pocoą w srm prwm węźle st (ozczom o ) zbuowego pęcu węzłc. Tblc. Współcz wzoru różcowego. - - - 9-8 6 5-6 6-8 5 Współcz zebre w tblc zostł worzste o oblcze przblżoe wrtośc perwsze pocoe uc 5 w puce.

cł zows Isttut Tecolog Iormcc w Iżer ąowe Wzł Iżer ąowe oltec Krows Tblc. rzblżo wrtość perwsze pocoe uc 5 w puce. Oległość męz węzłm błą wzglę procetow pocoe b b b b b 5585 759 856 58 85 77 85 98795 6 99999 9 957 98 76 58 7 68 5 9797 896 98 575 998 786 J w z tblc prz osttecze młc oległoścc pomęz węzłm zwęsze lczb węzłów w gweźze zecowe poprw ość uzsego oszcow e w przpu g oległośc pomęz węzłm są uże może zrzć sę stuc e oszcowe uzse prz zstosowu wzoru ższego rzęu bęze lepsze ż oszcowe uzse prz zstosowu wzoru zwerącego węce węzłów. Nestet e est możlwe sormułowe ogólego wzoru tę zleżość. Kż z meto przestwoc wże może bć róweż uogólo z wu tró wmrowe. Główą truoścą w tm przpu est zgwrtowe opoweego ( płszczźe bąź w przestrze) rozmeszcze węzłów zpewącego ostteczą stblość wprowzc wzorów. Oczwśce problem te e stee w przpu regulrc ste węzłów. oże l lustrc przestwm wprowzee wzoru różcowego opertor plce w zu wuwmrowm l regulre st węzłów. Zstosuem metoę eozczoc współczów. W zu wuwmrowm wzór Tlor przestw sę stępuąco: ( ) ( ) ( ) gze es ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ozczą umer wersz olum regulre prostoąte st węzłów przecęcu tórc zue sę rozptrw węzeł cetrl. oszuuem wzoru różcowego opertor plce czl: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ). (5) Wobec tego zpsuem rozwęce uc w szereg Tlor w węźle cetrlm gwz czterec blższc mu węzłc sąsuącc optrzoc opoweo esm ( ) : ( ) ( ) orz () 7

cł zows Isttut Tecolog Iormcc w Iżer ąowe Wzł Iżer ąowe oltec Krows 8 K K K K. (6) We wzorc (6) uwzglęoo t że wbre współcz rozwęć zpsc w werszc są rówe zeru poewż lub. Dle poobe poprzeo oouem obcęc we wszstc rozwęcc po ruge pocoe oem poszczególe rów strom przegrupowuem prwą stroę uzsego w te sposób rów t b prze ws wcągąć ucę e poszczególe pocoe porówuem ą z prwą stroą rów (5) co po przęcu otowo (st regulr wrtow) prowz o: (7) osttecze ułu lowc rówń lgebrczc wzczee ewomc współczów gż żąm b prw lew stro rówośc (7) bł sobe rówe l owolc wrtośc uc e pococ wstępuącc w tm wzorze.. (8) Wzczm terz współcz tego smego opertor różcowego posługuąc sę metoą sł opertorów. W tm celu wstrcz zuwżć że opertor plce to sum rugc pococ w eruu węc o e oblcze wstrcz zstosowć wurote przł wprowzo powże () wzór różcow rugą pocoą w zu eowmrowm sumuąc współcz w porwącc sę węzłc. W rezultce l st regulre wrtowe otrzmm w etcz uzs powże (8) gż: (9) prz ozczec tc smc użte we wzorze (7) po zsumowu:. ()