(6,5 μονάδες) Θέμα 1 ο. Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Σχολή Τεχνολογικών Εφαρμογών Διεθνές Πανεπιστήμιο Ελλάδος ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ

Σχετικά έγγραφα
(6,5 μονάδες) Θέμα 1 ο. Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Σχολή Τεχνολογικών Εφαρμογών Διεθνές Πανεπιστήμιο Ελλάδος ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ

ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ. (2 μονάδες) Δίνονται τα σημεία (-2, -16), (-1, -3), (0, 0), (1, -1) και (2, 0). Υπολογίστε το πολυώνυμο παρεμβολής Newton.

A Τελική Εξέταση του μαθήματος «Αριθμητική Ανάλυση» Σχολή Θετικών Επιστημών, Τμήμα Μαθηματικών, Πανεπιστήμιο Αιγαίου

Ιστοσελίδα : Εργαστήριο 3 Απαντήσεις. Επίλυση Μη Γραμμικών Εξισώσεων και Συστημάτων

Αριθμητικές Μέθοδοι σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον

Αριθμητικές Μέθοδοι σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον (Εργαστήριο 6)

Αριθμητική Ανάλυση και Εφαρμογές

Κεφ. 4: Ολοκλήρωση. 4.1 Εισαγωγή

Αριθμητικές Μέθοδοι σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον

Γραμμική Διαφορική Εξίσωση 2 ου βαθμού

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ Ι

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ Ι

1 3 (a2 ρ 2 ) 3/2 ] b V = [(a 2 b 2 ) 3/2 a 3 ] 3 (1) V total = 2V V total = 4π 3 (2)

ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΟΥ ΕΤΟΥΣ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ Διδάσκοντες: Βαρσάμης Χρήστος, Φωτόπουλος Παναγιώτης

Αριθμητικές Μέθοδοι σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον (Εργαστήριο 4)

Αριθμητικές Μέθοδοι σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον (Εργαστήριο 5)

Παραμετρικές εξισώσεις καμπύλων. ΗΥ111 Απειροστικός Λογισμός ΙΙ

ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΟΥ ΕΤΟΥΣ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ, 8 Μαρτίου 2019 Διδάσκοντες: Βαρσάμης Χρήστος, Φωτόπουλος Παναγιώτης

Αριθμητικές Μέθοδοι σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον

Άσκηση εφαρμογής της μεθόδου Newton Raphson

Στα ερωτήματα 1,2.3,4 του ζητήματος αυτού μια πρόταση είναι σωστή να την κυκλώσετε)

Προβλήματα που αφορούν εντολές ελέγχου της ροής ενός προγράμματος.

Αριθμητική Ανάλυση και Εφαρμογές

17. Εισαγωγή σε αριθμητικές μεθόδους για μηχανικούς και αλγορίθμους

Αριθμητικές Μέθοδοι σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον (Εργαστήριο 8)

Παράδειγμα #2 ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΚΙΝΗΤΗΣ ΥΠΟΔΙΑΣΤΟΛΗΣ ΚΑΙ ΡΙΖΕΣ ΕΞΙΣΩΣΕΩΝ. ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: Σ. Βαρούτης

6. Αριθμητική Ολοκλήρωση

Παράδειγμα 14.2 Να βρεθεί ο μετασχηματισμός Laplace των συναρτήσεων

Κεφ. 5: Ολοκλήρωση. 5.1 Εισαγωγή

ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ Ι Σεπτέμβριος 2012

= 1. z n 1 = z z n = 1. f(z) = x 0. (0, 0) = lim

ΑΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ/ ΣΤΕΦ 16/2/2012 ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ A ΓΡΑΠΤΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ Ι

Ηλεκτρική και Μηχανική ταλάντωση στο ίδιο φαινόμενο

MEM 253. Αριθμητική Λύση ΜΔΕ * * *

Κεφ. 5: Ολοκλήρωση. 5.1 Εισαγωγή

Κεφάλαιο 0 Μιγαδικοί Αριθμοί

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ Ι

ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΕ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΤΙΚΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ

0,4 2 t (όλα τα μεγέθη στο S.I.). Η σύνθετη ταλάντωση περιγράφεται (στο

ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΤΕΣ ΦΥΣΙΚΗ ΧΕΙΜΕΡΙΝΟ ΕΞΑΜΗΝΟ ΔΕΥΤΕΡΑ ΑΙΘ.ΖΑ

Διαφορικές Εξισώσεις.

11 ΣΥΝΗΘΕΙΣ ΔΙΑΦΟΡΙΚΕΣ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ

ΜΑΣ 371: Αριθμητική Ανάλυση ΙI ΑΣΚΗΣΕΙΣ. 1. Να βρεθεί το πολυώνυμο Lagrange για τα σημεία (0, 1), (1, 2) και (4, 2).

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ Ι

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ Ι

Solve the difference equation

Αριθμητικές Μέθοδοι σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ ΙΙ Εξετάσεις Ιουνίου 2002

ΑΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ/ ΣΤΕΦ 3//7/2013 ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΓΡΑΠΤΗΣ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ

Δηλαδή η ρητή συνάρτηση είναι πηλίκο δύο ακέραιων πολυωνύμων. Επομένως, το ζητούμενο ολοκλήρωμα είναι της μορφής

1 η ΑΣΚΗΣΗ. 1. Θεωρία (Κεφ. 1, 2) ξ = 2 της εξίσωσης fx ( ) = 0 για x

2.1 Αριθμητική επίλυση εξισώσεων

1η Οµάδα Ασκήσεων. ΑΣΚΗΣΗ 1 (Θεωρία)

ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΟΛΟΚΛΗΡΩΣΗ

Αριθμητική Ολοκλήρωση με τις μεθόδους Τραπεζίου/Simpson. Φίλιππος Δογάνης Δρ. Χημικός Μηχανικός ΕΜΠ

Αριθµητική Ολοκλήρωση

ΕΠΑΝΑΛΗΨΗ Α ΛΥΚΕΙΟΥ στη Φυσική

ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ Ι - ΙΟΥΝΙΟΣ Θέματα και Λύσεις. Ox υπό την επίδραση του δυναμικού. x 01

ΟΜΟΣΠΟΝΔΙΑ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑΔΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2018 A ΦΑΣΗ

Πρόλογος Εισαγωγή στη δεύτερη έκδοση Εισαγωγή... 11

E = 1 2 k. V (x) = Kx e αx, dv dx = K (1 αx) e αx, dv dx = 0 (1 αx) = 0 x = 1 α,

Ημερομηνία: Σάββατο 11 Νοεμβρίου 2017 Διάρκεια Εξέτασης: 3 ώρες ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Μέθοδοι μονοδιάστατης ελαχιστοποίησης

. Πρόκειται για ένα σημαντικό βήμα, καθώς η παράμετρος χρόνος υποχρεωτικά μεταβάλλεται σε κάθε είδους κίνηση. Η επιλογή της χρονικής στιγμής t o

ΜΕΡΙΚΕΣ ΛΥΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΩΝ

Β ΜΕΡΟΣ: ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΤΟΥ MATLAB ΣΤΗΝ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ

KΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΣΕ ΜΙΑ ΔΙΑΣΤΑΣΗ

Παράδειγµα #11 ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΑΡΧΙΚΩΝ ΤΙΜΩΝ Σ Ε ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: Ν. Βασιλειάδης

ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΣΤΗ ΧΗΜΕΙΑ Ι ΘΕΜΑΤΑ B Σεπτέμβριος 2008

Επιμέλεια απαντήσεων: Ιωάννης Λυχναρόπουλος

Physics by Chris Simopoulos. Άρα. Άρα. sec. Άρα ΦΘΙΝΟΥΣΕΣ ΕΞΑΝΑΓΚΑΣΜΕΝΕΣ ΛΥΣΕΙΣ Από την εξίσωση του πλάτους για τη φθίνουσα ταλάντωση έχουμε

website:

Κεφ. 6Β: Συνήθεις διαφορικές εξισώσεις (ΣΔΕ) - προβλήματα αρχικών τιμών

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

IIT JEE (2013) (Trigonomtery 1) Solutions

Κεφ. 7: Συνήθεις διαφορικές εξισώσεις (ΣΔΕ) - προβλήματα αρχικών τιμών

Περιεχόμενα. Κεφάλαιο 1 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΣΥΝΤΕΤΑΓΜΕΝΩΝ ΣΕ ΜΙΑ ΕΥΘΕΙΑ Οι συντεταγμένες ενός σημείου Απόλυτη τιμή...14

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ ΤΩΝ ΣΩΜΑΤΩΝ ΣΕ ΜΙΑ ΔΙΑΣΤΑΣΗ. υ = σταθερη (1) - Με διάγραμμα :

ΜΕΜ251 Αριθμητική Ανάλυση

x από το κεντρικό σημείο i: Ξεκινάμε από το ανάπτυγμα Taylor στην x κατεύθυνση για απόσταση i j. Υπολογίζουμε το άθροισμα:

την στιγμή που το νήμα χαλαρώνει

ΘΕΜΑ 2ο. Άσκηση εφαρµογής της µεθόδου Newton Raphson

Interpolation (1) Τρίτη, 3 Μαρτίου Σελίδα 1

Κεφ. 3: Παρεμβολή. 3.1 Εισαγωγή. 3.2 Πολυωνυμική παρεμβολή Παρεμβολή Lagrange Παρεμβολή Newton. 3.3 Παρεμβολή με κυβικές splines


ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ. ΕΠΛ 035: οµές εδοµένων και Αλγόριθµοι για Ηλεκτρολόγους Μηχανικούς και Μηχανικούς Υπολογιστών

(1) (2) Από τις σχέσεις (1) και (2) με τη βοήθεια της σχέσης (3) προκύπτει ότι:

ΜΑΣ 371: Αριθμητική Ανάλυση ΙI ΛΥΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΩΝ. 1. Να βρεθεί το πολυώνυμο παρεμβολής Lagrange για τα σημεία (0, 1), (1, 2) και (4, 2).

ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΑΠΟ 8 ΣΕΛΙΔΕΣ

1 ο Διαγώνισμα Α Λυκείου Σάββατο 18 Νοεμβρίου 2017

ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΕ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΤΙΚΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ

Αριθµητική Ανάλυση. ιδάσκοντες: Καθηγητής Ν. Μισυρλής, Επίκ. Καθηγητής Φ.Τζαφέρης ΕΚΠΑ. 16 Ιανουαρίου 2015

Διαφορικές Εξισώσεις.

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ C ΣΕΙΡΑ 2 η

Αξιοποίηση Η/Υ και Πληροφορικής στην Μηχανική

METΡΗΣΗ ΤΗΣ ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗΣ ΤΗΣ ΒΑΡΥΤΗΤΑΣ ΜΕ ΤΟ ΑΠΛΟ ΕΚΚΡΕΜΕΣ

Ομάδα Γ. Ο υπολογιστής ως επιστημονικό εργαλείο Εργασία Παραγωγίζοντας και ολοκληρώνοντας

ΦΥΣ 145 Υπολογιστικές Μέθοδοι στη Φυσική. Τελική εξέταση 25 Μάη 2006 Ομάδα 2 η

Ομάδα Γ. Ο υπολογιστής ως επιστημονικό εργαλείο

Transcript:

Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Σχολή Τεχνολογικών Εφαρμογών Διεθνές Πανεπιστήμιο Ελλάδος ΤΕΛΙΚΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΕΑΡΙΝΟ ΕΞΑΜΗΝΟ ΑΚΑΔ. ΕΤΟΣ 08-09 ΔΙΔΑΣΚΩΝ : Χ. Βοζίκης ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ Αριθμός Η/Υ ΑΡΙΘΜΟΣ ΜΗΤΡΩΟΥ ΠΡΟΣΟΧΗ: Για την επίλυση των θεμάτων πρέπει να χρησιμοποιήσετε τις παρακάτω μεθόδους (και μόνο αυτές) Για την εύρεση ριζών εξίσωσης, την μέθοδο Newto-Raphso Για τον υπολογισμό ολοκληρωμάτων, την μέθοδο Cotes με =4 και με επανάληψη Μ=6 Για την επίλυση διαφορικών εξισώσεων, την μέθοδο Ruge Kutta ης τάξης Θέμα ο (6, μονάδες) Η απαίτηση ισχύος ηλεκτρικής ενέργειας P, ενός κτηρίου, για την σωστή λειτουργία του κλιματισμού, κατά την διάρκεια μιας ημέρας (4 ωρών), δίνεται από την εξίσωση Pt () Qexp( at)si ( at) όπου ο χρόνος t μετριέται σε ώρες (h) και a, Q σταθερές ίσες με a h και Q kw. 4. Να βρεθεί η χρονική στιγμή (σε ώρες:λεπτά) που η απαίτηση ισχύος γίνεται μέγιστη καθώς και η τιμή της μέγιστης ισχύος (σε W) (, μονάδες). Να βρεθεί η ενεργειακή κατανάλωση (σε kwh) κατά την διάρκεια μιας ημέρας. ( μονάδες) Υπόδειξη: dp Qa exp( at ) si ( at ) si( at )cos( at ). Η απαίτηση ισχύος Pt ( ) Qexp( at)si ( at) γίνεται μέγιστη την χρονική στιγμή που η παράγωγός της dp Qa exp( at ) si ( at ) si( at )cos( at ) μηδενίζεται. Qa exp( at) si ( at) si( at)cos( at) 0 si ( at) si( at)cos( at) 0 si( at) 0 si( at) si( at) cos( at) 0 ή si( at) cos( at) 0 Η πρώτη λύση si( ) 0 4 t μας δίνει τα ελάχιστα t = 0 και t = 4

Άρα θα πρέπει να βρούμε την ρίζα της f ( t) si( at) cos( at) Το πρόγραμμα (συνάρτηση ewto) που βρίσκει την ρίζα με την μέθοδο Newto-Raphso είναι fuctio x=ewto(f,df,x,eps) % f the fuctio f(x) give as a strig % df the derivative f'(x) of the above fuctio % x is the iitial value of x % eps accuracy of the root f=vectorize(ilie(f)); df=vectorize(ilie(df)); i=0; x0=x; if df(x0)~=0 x=x0-f(x0)/df(x0); i=00; while abs(x-x0)>eps && i<00 x0=x; if df(x0)~=0 x=x0-f(x0)/df(x0); i=00; i=i+; if i==00 retur fpritf('the method failed to fid ay root!'); x=nan; % NaN is a special value ad meas Not a Number Για να χρησιμοποιήσω το πρόγραμμα θα πρέπει εκτός από την f () t, να δώσω την παράγωγό της df acos( at) si( at), μια αρχική τιμή (από το σχήμα βλέπω πως το μέγιστο είναι κοντά στο ) και τέλος την ακρίβεια που θέλω για το αποτέλεσμα (μας ζητάει τον χρόνο με ακρίβεια λεπτών της ώρας, αρά δύο δεκαδικά είναι αρκετά). Καλώ λοιπόν την ewto() με τις εξής παραμέτρους: >>ewto('si(pi/4*t)+*cos(pi/4*t)','pi/4*(cos(pi/4*t)-*si(pi/4*t))',,0.0) και το αποτέλεσμα που παίρνω είναι.40 Το αποτέλεσμα είναι σε ώρες, άρα μετατρέπουμε το δεκαδικό μέρος σε λεπτά >> 0.4*60.00 Για να βρούμε την μέγιστη τιμή βάζουμε στην Pt ( ) Qexp( at)si ( at) την τιμή t.4 >> a=pi/4;q=;t=.4;q*exp(a*t)*si(a*t)^ 6.84 Άρα το μέγιστο εμφανίζεται στις : και έχει τιμή 6.8 kw ή 68 W

. Η ολική ενεργειακή κατανάλωση κατά την διάρκεια 4 ωρών δίνεται από την 4 4 ( ) exp( )si ( ) E P t Q at at 0 0 Το πρόγραμμα (συνάρτηση cotes) που βρίσκει το ολοκλήρωμα με την μέθοδο Cotes είναι fuctio s = cotes(f,a,b,,m) % f the fuctio f(x) give as a strig % a the lower limit of the itegral % b the upper limit of the itegral % the umber of the Cotes method, should be i the rage to 6 % M the umber of segmets of [a,b] % i each of these segmets the method will be implimeted f=vectorize(ilie(f)); C=[/ / /8 /4 /88 /40]; c=[ 0 0 0 0 0; 4 0 0 0 0; 0 0 0; 7 7 0 0; 9 7 0 0 7 9 0; 4 6 7 7 7 6 4]; if (>=) && (<=6) && (M>=) h=(b-a)/(m*); x=a:h:b; y=f(x); s=0; for i=:m for j=:+ k=(i-)*+j; s=s+y(k)*c(,j); s=c()*h*s; fpritf('oly the methods with i the rage to 6 are implemeted!\'); fpritf(' s=nan; retur ad M should me >=\'); % NaN is a special value ad meas Not a Number Την καλώ με =4 και με επανάληψη Μ=6 (γιατί έτσι μας λένε τα θέματα!) >> cotes('exp(pi/4*t)*si(pi/4*t)^',0,4,4,6) 67.669 Άρα η ενεργειακή κατανάλωση κατά την διάρκεια μιας ημέρας είναι 67.668 kwh

Θέμα ο (, μονάδες) Ένα σώμα κινείται ευθύγραμμα πάνω στον άξονα των x. H ταχύτητά του είναι συνάρτηση της θέσης x και dx at του χρόνου t και δίνεται από την σχέση, ( x, t) bxe, όπου a, b σταθερές ίσες με a 0.7 s και b s. Αν την χρονική στιγμή t 0 s το σώμα βρίσκεται στην θέση x m, υπολογίστε με βήμα h 0.0s την θέση x του σώματος την χρονική στιγμή t 0 s. Το πρόγραμμα της επίλυσης της διαφορικής εξίσωσης είναι: dx bxe at με την μέθοδο Ruge Kutta ης τάξης h=0.0; % iitial positio t0, x0 t0=0; x0=; % fial value of t tt=0; t=t0:h:tt; %N=umber of steps N=legth(t); % Defie x as a array of same legth as t x=t; x()=x0; %defie the ODE f=vectorize(ilie('x*exp(-0.7*t)','t','x')) for i=:n- K=f(t(i),x(i)); K=f(t(i)+h,x(i)+K*h); x(i+)=x(i)+(k+k)/*h; disp(x(n)) Εκτελώντας το παίρνουμε 4.67 Άρα η θέση x του σώματος την χρονική στιγμή t 0 s είναι 4.67 m

ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ Μέθοδος Newto-Raphso υπολογισμού ριζών της f ( x) 0 x x f ( x) f ( x ) Αριθμητική ολοκλήρωση (Τύποι Cotes) b a f ( x) dx C h c0 y0 c y c y... c y b a h M = πλήθος υποδιαστημάτων M C c 0 c c c c 4 c c 6 Σφάλμα αποκοπής h f ( ) τραπεζίου h (4) 4 f ( ) Simpso 90 h (4) f ( x ) 8 80 4 7 8 h (6) 7 7 f ( ) 4 94 7 7 h (6) 9 7 0 0 7 9 f ( ) 88 096 6 9 9 h (8) 4 6 7 7 7 6 4 f ( ) 40 400 Αριθμητική λύση διαφορικής εξίσωσης y f ( x, y) με αρχικές τιμές x 0, y 0 και βήμα h Ruge-Kutta ης τάξης y K K h) y0 h όπου K f ( x0, y0) και K f ( x0 h, y0 h K) ( x0