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

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

5269: Υπολογιστικές Μέθοδοι για Μηχανικούς. Ολοκληρώματα.

5269: Υπολογιστικές Μέθοδοι για Μηχανικούς. Ολοκληρώματα.

Αριθμητικές Μέθοδοι σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον

Αριθµητική Ολοκλήρωση

Αριθμητική Ανάλυση και Εφαρμογές

5269: Υπολογιστικές Μέθοδοι για Μηχανικούς.

Κεφ. 5: Ολοκλήρωση. 5.1 Εισαγωγή

6. Αριθμητική Ολοκλήρωση

Κεφ. 5: Ολοκλήρωση. 5.1 Εισαγωγή

Αριθμητικές Μέθοδοι σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον

Αριθµητική Παραγώγιση και Ολοκλήρωση

ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΟΛΟΚΛΗΡΩΣΗ

Κεφ. 4: Ολοκλήρωση. 4.1 Εισαγωγή

Αριθμητικές Μέθοδοι σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον

ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ, , 3 Ο ΕΞΑΜΗΝΟ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ #4: ΟΛΟΚΛΗΡΩΣΗ ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: Σ. Μισδανίτης. με το πολυώνυμο παρεμβολής Lagrange 2 ης τάξης

Είναι γνωστό ότι η δύναμη που ασκείται σε ένα ελατήριο και ονομάζεται δύναμη επαναφοράς δίνεται από τη σχέση : F = kx (3.1)

15 εκεµβρίου εκεµβρίου / 64

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

8 ΟΡΙΣΜΕΝΑ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΑΤΑ

11 Το ολοκλήρωµα Riemann

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

Αριθµητική Ανάλυση. ιδάσκοντες: Τµήµα Α ( Αρτιοι) : Καθηγητής Ν. Μισυρλής, Τµήµα Β (Περιττοί) : Επίκ. Καθηγητής Φ.Τζαφέρης. 25 Μαΐου 2010 ΕΚΠΑ

Έντυπο Yποβολής Αξιολόγησης ΓΕ

Αριθμητική Ανάλυση και Εφαρμογές

Παντελής Μπουμπούλης, M.Sc., Ph.D. σελ. 2 math-gr.blogspot.com, bouboulis.mysch.gr

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

Θέματα Εξετάσεων Σεπτεμβρίου 2010:

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΑ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΑΤΑ

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

1 Πολυωνυµική Παρεµβολή

ΘΕΜΑΤΑ ΚΑΙ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΓΙΑ «ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΙΙ» ΑΚΟΛΟΥΘΙΕΣ ΚΑΙ ΟΡΙΑ ΑΚΟΛΟΥΘΙΩΝ. lim. (β) n +

Εισαγωγή στον Προγραµµατισµό. Ανάλυση (ή Επιστηµονικοί 21Υπολογισµοί)

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

Θέματα Εξετάσεων Φεβρουαρίου 2013:

Περιεχόµενα. 1 Ολοκληρώµατα ιπλό Ολοκλήρωµα... 1

Αριθμητική Ανάλυση και Εφαρμογές

Aριθμητική Ανάλυση, 4 ο Εξάμηνο Θ. Σ. Παπαθεοδώρου

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ΠΑΡΕΜΒΟΛΗ. Εστω f πραγµατική συνάρτηση, της οποίας είναι γνωστές µόνον οι τιµές f(x i ) σε n+1 σηµεία xi

ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ, , 3 ο ΕΞΑΜΗΝΟ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ #4: ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΟΛΟΚΛΗΡΩΣΗ ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: Σ. Βαρούτης

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ ΙΙ Εξετάσεις Ιουνίου 2002

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΜΑΘΗΤΩΝ. α) Το ορισμένο ολοκλήρωμα μιας συνεχούς συνάρτησης f σε ένα διάστημα [a, b] είναι όριο?

x + ax x x 4 να είναι παραγωγίσιμη στο x Υπόδειξη: Μπορείτε να εφαρμόσετε κανόνα L Hospital ή μπορεί σας χρειαστεί η sin sin = 2sin cos

την κεντρώα έκφραση πεπερασμένων διαφορών 2 ης τάξης και για τη παράγωγο f την ανάδρομη έκφραση πεπερασμένων διαφορών 2 ης τάξης xxx

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 17: Αριθμητική Ολοκλήρωση, Υπολογισμός Μήκους Καμπύλης Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Παρεµβολή και Προσέγγιση Συναρτήσεων

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

4 ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΑΤΑ 4.2 ΒΑΣΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ

Βιοµαθηµατικά BIO-156

Λύσεις Εξετάσεων Φεβρουαρίου Ακ. Έτους

ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ

ΑΝΑΛΥΣΗ 2. Μ. Παπαδημητράκης.

Αόριστο ολοκλήρωμα. επαληθεύει την παραπάνω ισότητα.

Κεφάλαιο 8. Αριθμητικός υπολογισμός ορισμένου ολοκληρώματος

6. Ορισμένο Ολοκλήρωμα

Έντυπο Yποβολής Αξιολόγησης ΓΕ

Θερμοδυναμική - Εργαστήριο

Οι συναρτήσεις που θα διαπραγματευτούμε θεωρούνται ότι είναι ολοκληρώσιμες με την έννοια που καθόρισε ο Riemann. Η συνάρτηση

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΔΑΣΟΛΟΓΙΑΣ

Προβλήματα που αφορούν εντολές ελέγχου της ροής ενός προγράμματος.

5269: Υπολογιστικές Μέθοδοι για Μηχανικούς. ρ ρμ

2.Τι εννοούμε με βαθμό συνέχειας μιας συνάρτησης; Ποια είναι η χρησιμότητα της από πλευράς εφαρμογών;

Controllers - Eλεγκτές

Απειροστικός Λογισμός Ι, χειμερινό εξάμηνο Λύσεις δέκατου φυλλαδίου ασκήσεων. 2 x dx = 02 ( 2) 2

2. ** ίνεται η συνάρτηση f (x) = logx. α) Να εξετάσετε αν ισχύουν οι προϋποθέσεις του θεωρήµατος µέσης τιµής στο [1, 20] για τη συνάρτηση f.


Διαφορικός λογισµός. y(x + Δx) y(x) dy dx = lim Δy

Αριθμητικές Μέθοδοι σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον

f x = f a + Df a x a + R1 x, a, x U και από τον ορισµό της 1 h f a h f a h a h h a R h a i i j

Αριθµητική Ανάλυση. Ενότητα 5 Προσέγγιση Συναρτήσεων. Ν. Μ. Μισυρλής. Τµήµα Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών,

ΜΕΜ251 Αριθμητική Ανάλυση

ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ

( 1)( 3) ( ) det( ) (1 )( 1 ) ( 2)( 2) pl( ) det( L ) (5 )( 7 ) ( 1) ( ) det( M ) (1 )(1 )

Διδακτική Απειροστικού Λογισμού

Αριθμητικές Μέθοδοι σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον (Εργαστήριο 8)

ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΗΣ ΚΑΙ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟ ΟΣ:

5.1 Δραστηριότητα: Εισαγωγή στο ορισμένο ολοκλήρωμα

ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ Ι Ι ΑΣΚΩΝ : ρ. Χρήστος Βοζίκης

1. ** α) Αν η f είναι δυο φορές παραγωγίσιµη συνάρτηση, να αποδείξετε ότι. β α. = [f (x) ηµx] - [f (x) συνx] β α. ( )

Κίνηση σε μία διάσταση

Κεφ. 2: Επίλυση συστημάτων εξισώσεων. 2.1 Επίλυση εξισώσεων

ΦΥΣΙΚΗ. Α Λυκείου 14/ 04 / 2019 ΘΕΜΑ Α.

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 13: Ακτίνα Σύγκλισης, Αριθμητική Ολοκλήρωση, Ολοκλήρωση Κατά Παράγοντες. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

HY213. ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ ΚΑΙ ΣΦΑΛΜΑΤΑ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΚΙΝΗΤΗΣ ΥΠΟΔΙΑΣΤΟΛΗΣ

HY213. ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΕΛΑΧΙΣΤΑ ΤΕΤΡΑΓΩΝΑ AΝΑΛΥΣΗ ΙΔΙΑΖΟΥΣΩΝ ΤΙΜΩΝ

ΠΟΛΥ ΙΑΣΤΑΤΗ ΠΑΡΕΜΒΟΛΗ ΜΕ ΠΕΠΕΡΑΣΜΕΝΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ

Ονοματεπώνυμο Τμήμα. 1. Τι ονομάζουμε εμβαδόν ενός επιπέδου σχήματος (χωρίου) και πως υπολογίζεται αυτό; Απάντηση

1. ** Αν F είναι µια παράγουσα της f στο R, τότε να αποδείξετε ότι και η

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΑΛΓΕΒΡΑΣ B ΛΥΚΕΙΟΥ

Αριθμητικές Μέθοδοι σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον (Εργαστήριο 8)

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ - ΤΜΗΜΑ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 26 ΙΟΥΛΙΟΥ 2008 ΕΥΤΕΡΟ ΜΕΡΟΣ :

4 ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΑΤΑ 4.2 ΒΑΣΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ

ΦΥΣΙΚΗ. συστήματος των σωμάτων Α και Β, τα οποίο βρίσκονται διαρκώς σε επαφή. m m 2F. 2 3m

ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ, 5 Ο ΕΞΑΜΗΝΟ, ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΑΡΑΔΟΣΕΩΝ. Κεφ. 1: Εισαγωγή (διάρκεια: 0.5 εβδομάδες)

Ομάδα Δ. Λύνοντασ Προβλήματα Φυςικήσ με τον υπολογιςτή

Κεφάλαιο 11. Πολυώνυμα Taylor Ορισμός

Πίνακας Περιεχομένων

8 Ακρότατα και µονοτονία

Συµπληρωµατικές σηµειώσεις για τον «Επιστηµονικό Υπολογισµό» Χειµερινό εξάµηνο Τµήµα Μαθηµατικών, Πανεπιστήµιο Αιγαίου

Θέματα Εξετάσεων Σεπτεμβρίου 2012:

Transcript:

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

Μια πρώτη προσέγγιση Ο χώρος χωρίζεται σε διαστήματα: {... } Prtto P Ορίζουµε : { } { } m m : M m : Ε λάχιστο L, P m Μ έγιστο U, P M

Μια πρώτη προσέγγιση Ε λάχιστο L, P m Μ έγιστο U, P M L U Εκτίµηση του ολοκληρώµατος U L Σϕάλµα

Παράδειγμα d Τ µ ήµατα P,,,, τέσσερα ίσα διαστήµατα 9 m, m, m, m 6 6 9 M, M, M, M 6 6 για,,,

Παράδειγμα Ε λάχιστο L, P m 9 L, P 6 6 6 Μ έγιστο U, P M 9 U, P 6 6 6 Εκτίµηση του ολοκληρώµατος 6 6 Σ ϕάλµα < 6 6 8 5

Αριθμητική ολοκλήρωση Γενικά : d α Μέθοδοι Newto-Cotes Ισαπέχοντα σηµεία στην περιοχή ολοκλήρωσης Χρήση πολυωνύµων παρεµβολής Μέθοδοι Guss Μη ισαπέχοντα σηµεία στην περιοχή ολοκλήρωσης α - Ολοκλήρωση κατά τµήµατα Προσαρµοζόµενη ολοκλήρωση

7 Μέθοδοι Newto- Cotes Μέθοδος Τραπεζίου Πολυώνυμο πρώτης τάξης Μέθοδος Smpso Πολυώνυμο δεύτερης τάξης d d d d

Αριθμητική ολοκλήρωση Μέθοδοι Newto- Cotes Πολυώνυµα παρεµβολής Lgrge d L, k k k k L,, d L d P, Οπότε: µε: L P,

Αριθμητική ολοκλήρωση Μέθοδος Τραπεζίου Πολυώνυµο παρεµβολής Lgrge P P [ ] [ ] d d d d Οπότε: α

Μέθοδος Τραπεζίου Ε µβαδόν

Μέθοδος Τραπεζίου d I d I

Μέθοδος Τραπεζίου Για ένα διάστημα d I d d I

Μέθοδος Τραπεζίου Για πολλά διαστήματα Ε µβαδ ν ό Το διάστηµα [,] επιµερίζεται σε τµήµατα... d άθροισµα των εµβαδών των τραπεζίων

Μέθοδος Τραπεζίου Γενική και ειδική μορφή Αν το διάστηµα επιµερίζεται σε τµήµατα όχι απαραίτητα ίσα... d Ειδική περίπτωση ίσα διαστήµατα or ll d [ ]

Παράδειγμα Δίνεται πίνακας με την ταχύτητα ενός αντικειμένου. Tme s.... Velocty m/s. Εκτιμήστε την απόσταση που διανύθηκε το χρονικό διάστημα [,]. Απόσταση ολοκλήρωμα της ταχύτητας Απόσταση V t dt 5

Παράδειγμα Το διάστηµα επιµερίζεται σε υποδιαστήµατα Τα σηµεία είναι:,,, Μέθοδος τραπεζ ίου { } Χρόνος s.... Ταχύτητα m/s T Απόσταση 9. 6

Υπολογισμός του σφάλματος Μέθοδος Τραπεζίου Πόσα ίσα διαστήµατα απαιτούνται ώστε να υπολογιστεί το s d µε ακρίβεια 5ου δεκαδικού ψηφίου; π 7

Υπολογισμός του σφάλματος Μέθοδος Τραπεζίου Θεωρητικά Υπόθεση: '' συνεχής στο [,] ίσα διαστήµατα πλάτους Θεώρηµα: Εάν η τραπεζοειδής µέθοδος χρησιµοποιηθεί για την προσέγγιση του d τότε: '' Error ξ ό που ξ [,] Error m '' [, ] 8

Παράδειγμα π s d, να βρεθεί ώστε error Error m '' [, ] π; ; ' cos ; '' s π '' Error 5 5 6 π 5 9

Παράδειγμα..5..5.....8.7 Χρησιµοποιήστε την µέθοδο τραπεζίου για να υπολογίσετε το: d T, P Ειδική περίπτωση : για κάθε, T, P

Παράδειγμα..5..5.....8.7 d.5 5.9...8..7

Αριθμητική ολοκλήρωση Μέθοδος Smpso Πολυώνυµο παρεµβολής Lgrge P P [ ] d d d d Οπότε: α

Μέθοδος Smpso / Προσέγγιση της συνάρτησης με παραβολή [ ] c c c c d L

Μέθοδος Smpso /8 Προσέγγιση της συνάρτησης με πολυώνυμο d c 8 c [ ] c c c L

Παράδειγμα :Μέθοδοι Smpso Υπολογίστε το ολοκλήρωμα: Μέθοδοι Smpso / Μέθοδοι Smpso /8 e d [ ] I e d ε 8 e e 8. 56.96 8. 57.96% 56.96 8 I e d 8 / [ 9.89 55.9 9.8 ] 689.9 8 56.96 689.9 ε.7% 56.96

Κανόνας Τραπεζίου με διαφορετικό αριθμό διαστημάτων Δυο διαστήματα Τρία διαστήματα 7 7 6 6 5 5 5 7 9 5 7 Τέσσερα διαστήματα 5 7 9 5 7 Πολλά διαστήματα 6 6 5 5 5 7 9 5 5 7 9 5

Μέθοδος τραπεζίου με πολλά διαστήματα d d d [ ] [ ]! [ ] [!! ]!! d

Μέθοδος τραπεζίου με πολλά και άνισα διαστήματα Υπολογισμός του ολοκληρώματος,,.5,.5 I e d I d d d.5 [ ] [ ] [ ].5 [.5 ].5 [ ] [ ] [ e.5 ] 6 6 7 e e e e.5 [ ] 7 8.5e e 597.58 ε.5%.5 d

Μέθοδος Smpso με πολλά διαστήματα... - -

Μέθοδος Smpso με πολλά διαστήματα Υπολογίστε το ολοκλήρωμα:, I e d I [ ] [ ] 8 e e 8. ε 57.96%, I 567.975 [ ] [ e e e e ] 6 8 ε 8.7%

Μέθοδος Smpso με πολλά και άνισα διαστήματα Υπολογίστε το ολοκλήρωμα:.5,.5 I d.5 5. I d [.5 ] e [.5 ].5 ε.76% d [.5 ] [.5 ] 6 6 7 8 e e e e e

Εφαρμογή στην Χημική Μηχανική Καθώς μελετήθηκε μια κυψέλη καυσίμου, καταστρώθηκε ένα ηλεκτροχημικό μοντέλο για το ρεύμα οξυγόνου- μεθανόλης. Μια απλοποιημένη μορφή του μηχανισμού κατανάλωσης του οξυγόνου δίνεται παρακάτω: T # 6.7.5 7 & % d $.6 '. Ζητείται να υπολογιστεί ο χρόνος που απαιτείται για την κατανάλωση του 5% της αρχικής ποσότητας. 6 m με την μέθοδο Smpso σε διαστήματα.. Βρείτε το πραγματικό σφάλμα για το ερώτημα.

Εφαρμογή στην Χημική Μηχανική T odd eve 6. 6.6 6 6.6..55 6.7.5.6 7 6

Εφαρμογή στην Χημική Μηχανική 6. 6 7 6 6.7..5..58 6.6. 6 6 6..55.675 6 7 6 6.7.675.5.675.799 6.6.675 6 6 6.675.55.95 6 7 6 6.7.95.5.95 6.89.6.95 6 6 6.95.55.765 6 7 6 6.7.765.5.765.95 6.6.765 6.6 6 7 6 6.7.6.5.6. 6.6.6

Εφαρμογή στην Χημική Μηχανική T odd 6.6 eve. 6 [..6 ] 6 6.6.6.6 6 6 6 6..675 6 6 6.765.95.6.58.799.95.89. 6 6. eve odd 6.6 96.987 sec

Εφαρμογή στην Χημική Μηχανική Υπολογίζοντας επακριβώς το ολοκλήρωμα έχουμε: T.6 6 6.7.5.6 6. 7 d 95 sec οπότε το σφάλμα είναι: E t True Vlue Appromte Vlue 95-96.987 -.988

Εφαρμογή στην Χημική Μηχανική και σαν ποσοστό της ακριβούς τιμής του ολοκληρώματος είναι: Error.988 95.%

Αριθμητική ολοκλήρωση Υπολογισμός σφαλμάτων Ποσοστιαίο σφάλµα Μεθ. Τραπεζίου Πραγµατικό σφάλµα Εκτιµούµενο σφάλµα Μεθ. Smpso Αριθµός Υποδιαστηµάτων