ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ - ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ, 3 Ο ΕΞΑΜΗΝΟ, ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δρ Ιωάννης Αθ.

Σχετικά έγγραφα
ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ - ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ, 3 Ο ΕΞΑΜΗΝΟ, ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δρ Ιωάννης Αθ.

ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑΣ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ, 3 Ο ΕΞΑΜΗΝΟ, ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δρ Ιωάννης Αθ. Σταυράκης

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ - ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ, 3 Ο ΕΞΑΜΗΝΟ, ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δρ Ιωάννης Αθ.

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ - ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ, 3 Ο ΕΞΑΜΗΝΟ, ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δρ Ιωάννης Αθ.

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ - ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ, 3 Ο ΕΞΑΜΗΝΟ, ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δρ Ιωάννης Αθ.

ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑΣ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ, 3 Ο ΕΞΑΜΗΝΟ, ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δρ Ιωάννης Αθ. Σταυράκης

Αριθμητική εύρεση ριζών μη γραμμικών εξισώσεων

Αριθμητικές Μέθοδοι σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον

Non Linear Equations (2)

ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΕ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΤΙΚΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ

Παράδειγμα #3 ΡΙΖΕΣ ΕΞΙΣΩΣΕΩΝ ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: ΓΙΑΝΝΗΣ ΛΥΧΝΑΡΟΠΟΥΛΟΣ

ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ, , 3 ο ΕΞΑΜΗΝΟ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ #1: ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΚΙΝΗΤΗΣ ΥΠΟ ΙΑΣΤΟΛΗΣ ΚΑΙ ΡΙΖΕΣ ΕΞΙΣΩΣΕΩΝ ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: Σ.

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ Ι

Αριθμητικές Μέθοδοι σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον

Αριθμητικές Μέθοδοι σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον (Εργαστήριο 6)

Επαναληπτικές μέθοδοι

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ Ι

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ Ι

Αριθμητική Ανάλυση και Εφαρμογές

1η Οµάδα Ασκήσεων. ΑΣΚΗΣΗ 1 (Θεωρία)

Αριθμητικές Μέθοδοι σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον (Εργαστήριο 4)

ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΕ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΤΙΚΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ

ΘΕΜΑ 2ο. Άσκηση εφαρµογής της µεθόδου Newton Raphson

Άσκηση εφαρμογής της μεθόδου Newton Raphson

Χρήστος Ι. Σχοινάς Αν. Καθηγητής ΔΠΘ. Συμπληρωματικές σημειώσεις για το μάθημα: «Επιχειρησιακή Έρευνα ΙΙ»

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

Βασίλειος Μαχαιράς Πολιτικός Μηχανικός Ph.D.

HY213. ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ

Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών ΕΜΠ 4 ο Εξάμηνο ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ. Πρώτη Ενότητα Αριθμητική Επίλυση Μη-Γραμμικών Εξισώσεων

ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΓΕΝΙΚΩΝ ΛΥΚΕΙΩΝ. f ( x) 0 0 2x 0 x 0

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ Ι

Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ Η/Υ. Δομή Επανάληψης. Ιωάννης Λυχναρόπουλος Μαθηματικός, MSc, PhD

Αριθμητικές Μέθοδοι σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον (Εργαστήριο 5)

ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΗΣ ΚΑΙ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟ ΟΣ:

ΜΕΜ251 Αριθμητική Ανάλυση

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ & ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ

Παράδειγμα #5 EΠΙΛΥΣΗ ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΩΝ ΑΛΓΕΒΡΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΜΕΘΟΔΟ NEWTON ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: Ν. Βασιλειάδης. ( k ) ( k)

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

ΗΡΑΚΛΕΙΤΟΣ ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΟ ΜΕΣΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΗΡΑΚΛΕΙΤΟΣ ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΑΙ ΕΠΑΛ (ΟΜΑΔΑ Β') ΔΕΥΤΕΡΑ 28 ΜΑΪΟΥ 2012

ΜΕΜ251 Αριθμητική Ανάλυση

Εισαγωγή στον Προγραµµατισµό. Ανάλυση (ή Επιστηµονικοί Υπολογισµοί)

f κυρτή στο [1,5] f x x f η Επαναληπτική f [ 2,10], επιπλέον για την f ισχύουν lim 2 x f 8 1,0 και

Κεφάλαιο 5ο: Εντολές Επανάληψης

0.1 Εκχειλίσεις κατά την Επίλυση Τετραγωνικής Εξίσωσης

z i z 1 z i z 1 z i z i z 2 z 1 z zi iz 1 z 2 z 1 i z z 2 z i 2vi 2 k v v k v k 0 v 0

Μέθοδοι μονοδιάστατης ελαχιστοποίησης

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ Ι

Μέθοδοι μονοδιάστατης ελαχιστοποίησης

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΟΜΑΔΑΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ & ΣΠΟΥΔΩΝ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΚΑΙ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

Άσκηση 1. Α. Υπολογίστε χωρίς να εκτελέσετε κώδικα FORTRAN τα παρακάτω: Ποιά είναι η τελική τιμή του Z στα παρακάτω κομμάτια κώδικα FORTRAN:

5269: Υπολογιστικές Μέθοδοι για Μηχανικούς. Εύρεση Ριζών.

1 ο Διαγώνισμα περιόδου στις Συναρτήσεις και τα Όρια

Να χαρακτηρίσετε ως σωστές (Σ) ή λάθος (Λ) τις παρακάτω προτάσεις :

Απαντήσεις στα Μαθηματικά Κατεύθυνσης 2016

Oι εντολές COMMON και PARAMETER

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

Κεφάλαιο 2. Πραγματικές ρίζες μη γραμμικών συναρτήσεων

1η Οµάδα Ασκήσεων. ΑΣΚΗΣΗ 1 (Θεωρία)

2. Επίλυση μη Γραμμικών Εξισώσεων

Αριθμητική Ανάλυση και Εφαρμογές

Ασκήσεις Γενικά Μαθηµατικά Ι Οµάδα 5 (λύσεις)

β) Με τη βοήθεια του αποτελέσµατος της απαλοιφής υπολογίστε την ορίζουσα του πίνακα του συστήµατος. x x = x

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΟΜΑΔΑΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ & ΣΠΟΥΔΩΝ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΚΑΙ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

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

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ/ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΣΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΘΕΤΙΚΗΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ 28 ΜΑΪΟΥ 2012

Γ ε ν ι κ έ ς εξ ε τ ά σ ε ι ς Μαθηματικά Γ λυκείου Θ ε τ ι κ ών και οικονομικών σπουδών

Απαντήσεις Διαγωνίσματος Μαθηματικών Προσανατολισμού Γ Λυκείου 03/11/2018

Πρόβλημα 1 «Φασίνα» Εύρεση εκτέλεσης εργασιών με τον μικρότερο συνολικό χρόνο

Αριθμητική Ανάλυση Εργασία #1

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2016 Β ΦΑΣΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. lim = 0. Βλέπε σελίδα 171 σχολικού. σχολικού βιβλίου.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΕΣ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ

********* Β ομάδα Κυρτότητα Σημεία καμπής*********

g x είναι συνάρτηση 1 1 στο Ag = R αλλά δεν είναι γνησίως

ιαφάνειες παρουσίασης #6

Αριθμητική Λύση Μη Γραμμικών Εξισώσεων Η ΜΕΘΟ ΟΣ ΤΗΣ ΙΧΟΤΟΜΙΣΗΣ 01/25/05 ΜΜΕ 203 ΙΑΛ 2 1

Αριθμητικές Μέθοδοι σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον

M z ισαπέχουν από τα 4,0, 4,0

5o Επαναληπτικό Διαγώνισμα 2016

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΜΕ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΣΤΗ ΒΙΟΪΑΤΡΙΚΗ

Αριθμητική Ανάλυση & Εφαρμογές

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗ ΕΤΑΙΡΕΙΑ ΤΡΑΠΕΖΑ ΘΕΜΑΤΩΝ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ 2010 ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗ ΕΤΑΙΡΕΙΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ 2010

Πανελλήνιες Εξετάσεις Ημερήσιων Γενικών Λυκείων. Εξεταζόμενο Μάθημα: Μαθηματικά Θετικής και Τεχνολογικής Κατεύθυνσης, Ημ/νία: 27 Μαΐου 2013

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

τότε για κάθε αριθμό ξ μεταξύ των f(α) και f(β) υπάρχει τουλάχιστον ένας x0 (α, β) τέτοιος ώστε να ισχύει f(x0)=ξ. Μονάδες 15

Δύο είναι οι κύριες αιτίες που μπορούμε να πάρουμε από τον υπολογιστή λανθασμένα αποτελέσματα εξαιτίας των σφαλμάτων στρογγυλοποίησης:

ΓΕΝΙΚΕΣ ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2009

Γ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ. Ημερομηνία: Τρίτη 3 Ιανουαρίου 2017 Διάρκεια Εξέτασης: 3 ώρες ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ 2019 ΕΣΠΕΡΙΝΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΟΜΑΔΑΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΚΑΙ ΣΠΟΥΔΩΝ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΚΑΙ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

Βασίλειος Μαχαιράς Πολιτικός Μηχανικός Ph.D.

και γνησίως αύξουσα στο 0,

Μέθοδοι πολυδιάστατης ελαχιστοποίησης

Αριθμητική Ανάλυση και Εφαρμογές

Τελευταία Επανάληψη. την ευθεία x=1 και τoν x x. 2 1 x. Λύση. x 2 1 x 0, άρα. x 1 x. x x 1. γ) x 1 e x x 1 x e ln x 1 x f x.

13 Μονοτονία Ακρότατα συνάρτησης

f(x) = και στην συνέχεια

2.1 Αριθμητική επίλυση εξισώσεων

ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ, , 5 Ο ΕΞΑΜΗΝΟ ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δ. Βαλουγεώργης Απαντήσεις: ΠΡΟΟΔΟΣ 1, Επιμέλεια λύσεων: Γιώργος Τάτσιος

Θέματα. Α1. Έστω μια συνάρτηση f παραγωγίσιμη σ ένα διάστημα (, ), με εξαίρεση ίσως ένα σημείο του x

Transcript:

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ - ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ, 3 Ο ΕΞΑΜΗΝΟ, 2009-2010 ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δρ Ιωάννης Αθ. Σταυράκης 1 η Σειρά Ασκήσεων 13.10.2009 Άσκηση 1. Δίνονται τα ακόλουθα ζεύγη τιμών: Α. x = 28,254 x = 28,271 B. x = 0,028254 x = 0,028271 Γ. x = e x = 19 7 Δ. x = 2 x = 1,414 όπου x είναι η πραγματική τιμή και x η προσεγγιστική τιμή. Να βρεθεί το πλήθος των δεκαδικών και σημαντικών ψηφίων στα οποία είναι ακριβή τα παραπάνω ζεύγη τιμών. Απάντηση: Γενικά, η προσεγγιστική τιμή x είναι ακριβής σε k δεκαδικά ψηφία αν για το απόλυτο σφάλμα ισχύει: ε = x x 0,5 10. Επίσης, η προσεγγιστική τιμή x είναι ακριβής σε k σημαντικά ψηφία αν για το απόλυτο σχετικό σφάλμα ισχύει: δ = 5 10 x 0. Με βάση τα παραπάνω προκύπτει για κάθε ζεύγος τιμών: Α. ε = 28,271 28,254 = 0,017 = 0,17 10 < 0,5 10 Συνεπώς η προσεγγιστική τιμή x είναι ακριβής σε ένα δεκαδικό ψηφίο. Επίσης, 28,271 28,254 δ = 0,602 10 < 5 10 28,254 που σημαίνει ότι η προσεγγιστική τιμή x είναι ακριβής σε τρία σημαντικά ψηφία. Β. ε = 0,028271 0,028254 = 0,000017 = 0,17 10 < 0,5 10 Συνεπώς η προσεγγιστική τιμή x είναι ακριβής σε τέσσερα δεκαδικά ψηφία. Επίσης, 0,028271 0,028254 δ = 0,602 10 < 5 10 0,028254 που σημαίνει ότι η προσεγγιστική τιμή x είναι ακριβής σε τρία σημαντικά ψηφία. 1

Γ. ε = 19 7 e = 2,714286 2,718282 0,3996 10 < 0,5 10 Συνεπώς η προσεγγιστική τιμή x είναι ακριβής σε δύο δεκαδικά ψηφία. Επίσης, 19 δ = 7 e 0,3996 10 = e 2,718282 1,47 10 < 5 10 που σημαίνει ότι η προσεγγιστική τιμή x είναι ακριβής σε τρία σημαντικά ψηφία. Δ. ε = 1,414 2 = 1,414 1,414214 0,214 10 < 0,5 10 Συνεπώς η προσεγγιστική τιμή x είναι ακριβής σε τρία δεκαδικά ψηφία. Επίσης, 1,414 2 0,214 10 δ = = 2 1,414214 1,513 10 < 5 10 που σημαίνει ότι η προσεγγιστική τιμή x είναι ακριβής σε τέσσερα σημαντικά ψηφία. Άσκηση 2. Με βάση τα αποτελέσματα της άσκησης 1 να υπολογιστούν: Α. το μέγιστο απόλυτο σφάλμα της ποσότητας x + x x Β. το μέγιστο απόλυτο σχετικό σφάλμα της ποσότητας x x x Απάντηση: Α. Από την προηγούμενη άσκηση ισχύει: ε 0,5 10 ε 0,5 10 ε 0,5 10 Σύμφωνα με τα θεωρήματα 2.1 και 2.2 του βιβλίου «Αριθμητική Ανάλυση» του Μ. Βραχάτη (σελ. 46), για το απόλυτο σφάλμα της ποσότητας x + x x ισχύει: ε = ε + ε ε ε + ε + ε = = 0,5 10 + 0,5 10 + 0,5 10 = 0,05505 0,55 10 > 0,5 10 Επομένως, η ποσότητα στη χειρότερη περίπτωση δε θα έχει κανένα δεκαδικό ψηφίο ακριβές. Β. Από την προηγούμενη άσκηση ισχύει: δ 5 10 δ 5 10 δ 5 10 Σύμφωνα με τα θεωρήματα 2.3 και 2.4 του βιβλίου «Αριθμητική Ανάλυση» του Μ. Βραχάτη (σελ. 50 και 51), για το απόλυτο σχετικό σφάλμα της ποσότητας x x x ισχύει δ = δ + δ δ δ + δ + δ = = 5 10 + 5 10 + 5 10 = 15 10 = 1,5 10 < 5 10 Επομένως, η ποσότητα στη χειρότερη περίπτωση θα έχει δύο σημαντικά ψηφία ακριβή. 2

Άσκηση 3. Δίνεται η εξίσωση: e + x x 4 = 0. Α. Δοκιμάζοντας τις τιμές 0,1,2, να βρεθεί ένα αρχικό διάστημα [a, b] μήκους 1, μέσα στο οποίο υπάρχει λύση και να αποδειχθεί ότι η λύση είναι μοναδική. Β. Να υπολογιστεί η ρίζα της εξίσωσης με τη χρήση του Mathematica. Γ. Να γραφτεί πρόγραμμα σε Fortran για τον υπολογισμό της ρίζας με ακρίβεια 6 σημαντικών ψηφίων, εφαρμόζοντας τις μεθόδους: 1. Διχοτόμησης ή Γραμμικής Παρεμβολής (να επιλεγεί μία από τις δύο), 2. Newton-Raphson, αφού αποδειχτεί ότι συγκλίνει, 3. Τέμνουσας. (Τα παραδοτέα θα είναι το πρόγραμμα για κάθε μέθοδο και τα αποτελέσματα των επαναλήψεων) Απάντηση: Α. Αρχικά, θα εξεταστεί αν ισχύει το κριτήριο Bolzano στο διάστημα [0,1] για τη συνάρτηση f(x) = e + x x 4 Πιο συγκεκριμένα: f(0) = 3 και f(1) = e 4 1,28172 Ισχύει ότι: f(0) f(1) > 0 Επομένως, στο διάστημα [0,1] η εξίσωση δεν έχει λύση. Στη συνέχεια εξετάζεται το διάστημα [1,2]. Πιο συγκεκριμένα: f(1) = e 4 1,28172 και f(2) = e 2 5,38906 Ισχύει ότι: f(1) f(2) < 0. Επομένως, θα υπάρχει τουλάχιστον μία λύση στο διάστημα [1,2]. Παραγωγίζοντας τη συνάρτηση προκύπτει: f (x) = e + 2x 1 Η πρώτη παράγωγος στο διάστημα [1,2] έχει θετικό πρόσημο, δηλαδή η συνάρτηση είναι γνησίως αύξουσα. Επομένως, η συνάρτηση θα έχει μία και μοναδική λύση στο διάστημα [1,2]. Β. Η επίλυση στο Mathematica βρίσκεται δίνοντας: FindRoot[e + x x 4,{x,1}] και προκύπτει: {x 1.28868}. 3

Επομένως, η ρίζα που αναζητάμε στο διάστημα [1,2] είναι η 1,28868. Γ. Στη συνέχεια φαίνεται ο πηγαίος κώδικας σε γλώσσα προγραμματισμού Fortran για τις διάφορες μεθόδους. Για κάθε μέθοδο, ο κώδικας γράφτηκε σε περιβάλλον Mandrake Linux 10.1 και μεταγλωττίστηκε με τον compiler g77 έκδοση 3.4.1. Με βάση τα δεδομένα της άσκησης, σαν κριτήριο τερματισμού της επαναληπτικής διαδικασίας για κάθε μέθοδο επιλέγεται: 1. Μέθοδος Διχοτόμησης x x 5 10 x Ο πηγαίος κώδικας είναι: program dixotomisi implicit none l,xr,xm,xold,err,f,tol integer i,maxiter tol=5.0d0*1.0d-6 maxiter=100 xl=1.0d0 xr=2.0d0 xold=xl open(unit=15,file="dixotomisi.txt") write(15,*) ' Dixotomisi' write(15,50) write(15,*) '----------------------------------' do i=1,maxiter xm=(xl+xr)/2.0d0 err=dabs((xm-xold)/xm) if ( err.le.tol) then write(15,100) i,xm,err exit else if ( f(xl)*f(xm).lt.0.0d0 ) then xr=xm else xl=xm if xold=xm write(15,100) i,xm,err do 4

50 format(2x,'i',9x,'x',13x,'error') 100 format(i3,2x,e14.7,2x,e14.7) close(15) stop double precision function f(x) f=exp(x)+x*x-x-4.0d0 Τα αποτελέσματα της επαναληπτικής διαδικασίας είναι: Dixotomisi i x error ---------------------------------- 1 0.1500000E+01 0.3333333E+00 2 0.1250000E+01 0.2000000E+00 3 0.1375000E+01 0.9090909E-01 4 0.1312500E+01 0.4761905E-01 5 0.1281250E+01 0.2439024E-01 6 0.1296875E+01 0.1204819E-01 7 0.1289062E+01 0.6060606E-02 8 0.1285156E+01 0.3039514E-02 9 0.1287109E+01 0.1517451E-02 10 0.1288086E+01 0.7581501E-03 11 0.1288574E+01 0.3789314E-03 12 0.1288818E+01 0.1894298E-03 13 0.1288696E+01 0.9472388E-04 14 0.1288635E+01 0.4736418E-04 15 0.1288666E+01 0.2368153E-04 16 0.1288681E+01 0.1184063E-04 17 0.1288673E+01 0.5920348E-05 18 0.1288677E+01 0.2960165E-05 Επομένως, στην 18 η επανάληψη προκύπτει η ρίζα της εξίσωσης 1,288678. Μέθοδος Γραμμικής Παρεμβολής Ο πηγαίος κώδικας είναι: program paremvoli implicit none l,xr,xm,xold,err,f,tol integer i,maxiter tol=5.0d0*1.0d-6 maxiter=100 5

xl=1.0d0 xr=2.0d0 xold=xl open(unit=15,file="paremvoli.txt") write(15,*) ' Paremvoli' write(15,50) write(15,*) '----------------------------------' do i=1,maxiter xm=xr-f(xr)*(xr-xl)/(f(xr)-f(xl)) err=dabs((xm-xold)/xm) if ( err.le.tol) then write(15,100) i,xm,err exit else if ( f(xl)*f(xm).lt.0.0d0 ) then xr=xm else xl=xm if xold=xm write(15,100) i,xm,err do 50 format(2x,'i',9x,'x',13x,'error') 100 format(i3,2x,e14.7,2x,e14.7) close(15) stop double precision function f(x) f=exp(x)+x*x-x-4.0d0 Τα αποτελέσματα της επαναληπτικής διαδικασίας είναι: Paremvoli i x error ---------------------------------- 1 0.1192139E+01 0.1611719E+00 2 0.1257808E+01 0.5220901E-01 3 0.1278952E+01 0.1653177E-01 4 0.1285628E+01 0.5192927E-02 5 0.1287723E+01 0.1626957E-02 6 0.1288379E+01 0.5093102E-03 7 0.1288584E+01 0.1593957E-03 8 0.1288649E+01 0.4988104E-04 6

9 0.1288669E+01 0.1560930E-04 10 0.1288675E+01 0.4884589E-05 Επομένως, στην 10 η επανάληψη προκύπτει η ρίζα της εξίσωσης 1,288678. 2. Μέθοδος Newton-Raphson Θα εξεταστεί αν ισχύει το θεώρημα σύγκλισης της μεθόδου. Πιο συγκεκριμένα: Η συνάρτηση f(x) = e + x x 4 είναι ορισμένη και δύο φορές συνεχώς παραγωγίσιμη στο διάστημα [1,2]. Ικανοποιείται το κριτήριο Bolzano (βλ. σελ. 3). Η f (x) = e + 2x 1 είναι διάφορη του μηδενός για κάθε x [1,2]. H f (x) = e + 2 διατηρεί σταθερό πρόσημο στο [1,2]. Για x = 1 η f (x) ελαχιστοποιείται στο [1,2] και ισχύει: f(1) 4 f = e 0,344707 < 2 1 = 1 (1) e + 1 Επομένως, μιας και ισχύουν όλα τα παραπάνω, το επαναληπτικό σχήμα της μεθόδου Newton- Raphson θα συγκλίνει στη λύση, που υπάρχει στο διάστημα [1,2]. Ο πηγαίος κώδικας είναι: program newton_rapshon implicit none l,xr,xnew,xold,err,f,df,tol integer i,maxiter tol= 5.0d0*1.0d-6 maxiter=100 xl=1.0d0 xr=2.0d0 xold=(xl+xr)/2.0d0 open(unit=15,file="newton.txt") write(15,*) ' Newton-Raphson' write(15,50) write(15,*) '----------------------------------' do i=1,maxiter xnew=xold-f(xold)/df(xold) err=dabs((xnew-xold)/xnew) if ( err.le.tol) then write(15,100) i,xnew,err exit if xold=xnew write(15,100) i,xnew,err 7

do 50 format(2x,'i',9x,'x',13x,'error') 100 format(i3,2x,e14.7,2x,e14.7) close(15) stop double precision function f(x) f=exp(x)+x*x-x-4.0d0 double precision function df(x) df=exp(x)+2.0d0*x-1.0d0 Τα αποτελέσματα της επαναληπτικής διαδικασίας είναι: Newton-Raphson i x error ---------------------------------- 1 0.1309974E+01 0.1450608E+00 2 0.1288920E+01 0.1633481E-01 3 0.1288678E+01 0.1876319E-03 4 0.1288678E+01 0.2452882E-07 Επομένως, στην 4 η επανάληψη προκύπτει η ρίζα της εξίσωσης 1,288678. 3. Μέθοδος της Τέμνουσας Ο πηγαίος κώδικας είναι: program temnousa implicit none l,xr,xnew,xold0,xold1,err,f,tol integer i,maxiter tol=5.0d0*1.0d-6 maxiter=100 xl=1.0d0 xr=2.0d0 xold1=xl xold0=(xl+xr)/2.0d0 open(unit=15,file="temnousa.txt") write(15,*) ' Temnousa' write(15,50) write(15,*) '----------------------------------' do i=1,maxiter 8

xnew=xold0-f(xold0)/((f(xold0)-f(xold1))/(xold0-xold1)) err=dabs((xnew-xold0)/xnew) if ( err.le.tol) then write(15,100) i,xnew,err exit if xold1=xold0 xold0=xnew write(15,100) i,xnew,err do 50 format(2x,'i',9x,'x',13x,'error') 100 format(i3,2x,e14.7,2x,e14.7) close(15) stop double precision function f(x) f=exp(x)+x*x-x-4.0d0 Τα αποτελέσματα της επαναληπτικής διαδικασίας είναι: Temnousa i x error ---------------------------------- 1 0.1254976E+01 0.1952418E+00 2 0.1285039E+01 0.2339462E-01 3 0.1288745E+01 0.2875553E-02 4 0.1288678E+01 0.5218073E-04 5 0.1288678E+01 0.1025583E-06 Επομένως, στην 5 η επανάληψη προκύπτει η ρίζα της εξίσωσης 1,288678. 9