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

Σχετικά έγγραφα
Κεφ. 5: Ολοκλήρωση. 5.1 Εισαγωγή

Κεφ. 5: Ολοκλήρωση. 5.1 Εισαγωγή

ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ, 2004, 3 Ο ΕΞΑΜΗΝΟ ΕΡΓΑΣΙΑ #5: ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΟΛΟΚΛΗΡΩΣΗ

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

Κεφ. 4: Ολοκλήρωση. 4.1 Εισαγωγή

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

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ Εξέταση Σεπτεμβρίου 25/9/2017 Διδάσκων: Ι. Λυχναρόπουλος

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

P m (x)p n (x)dx = 2 2n + 1 δn m. P 1 (x) = x. P 2 (x) = 1 2 (3x2 1) P 3 (x) = 1 2 (5x3 3x) P 4 (x) = 1 8 (35x4 30x 2 + 3)

Αριθµητική Ολοκλήρωση

Αριθμητικές Μέθοδοι σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον

Αριθμητική Ανάλυση και Εφαρμογές

Αριθμητικές Μέθοδοι σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον

y 1 (x) f(x) W (y 1, y 2 )(x) dx,

5269: Υπολογιστικές Μέθοδοι για Μηχανικούς. Ολοκληρώματα.

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

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

ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΟΛΟΚΛΗΡΩΣΗ

f x και τέσσερα ζευγάρια σημείων

6. Αριθμητική Ολοκλήρωση

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

Πρόλογος Εισαγωγή στη δεύτερη έκδοση Εισαγωγή... 11

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ Πρόοδος 18/4/2018 Διδάσκων: Ι. Λυχναρόπουλος

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

Ο Λ Ο Κ Λ Η Ρ Ω Μ Α Τ Α

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)

cos t dt = 0. t cos t 2 dt = 1 8 f(x, y, z) = (2xyz, x 2 z, x 2 y) (2xyz) = (x2 z) (x 2 z) = (x2 y) 1 u du =

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά 3η εργαστηριακή άσκηση

x 3 D 1 (x 1)dxdy = dydx = (x 1)[y] x x 3 dx + x)dx = 3 x5

Λύσεις στο επαναληπτικό διαγώνισμα 3

ΜΕΜ251 Αριθμητική Ανάλυση

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

< F ( σ(h(t))), σ (h(t)) > h (t)dt.

Εργαστήρια Αριθμητικής Ανάλυσης Ι. 9 ο Εργαστήριο. Απαλοιφή Gauss με μερική οδήγηση - Παρεμβολη

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

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

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

ΜΕΘΟΔΟΙ ΟΛΟΚΛΗΡΩΣΗΣ. Παρατήρηση: Για να εφαρμόσουμε τον τύπο πρέπει μία από τις δύο συναρτήσεις να είναι ή να την γράψουμε υπό μορφή παραγώγου

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

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

15 εκεµβρίου εκεµβρίου / 64

Μαθηματικά. Ενότητα 3: Ολοκληρωτικός Λογισμός Σαριαννίδης Νικόλαος Τμήμα Διοίκησης Επιχειρήσεων (Κοζάνη)

Αριθμητική Ανάλυση και Εφαρμογές

Κεφάλαιο 6. Συντηρητικες Δυναμεις {Ανεξαρτησία του Εργου από τη Διαδρομή, Εννοια του Δυναμικού, Δυναμικό και Πεδίο Συντηρητικών Δυνάμεων}

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

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

Ολοκληρωτικός Λογισμός

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ Πρόοδος Ι. Λυχναρόπουλος

b proj a b είναι κάθετο στο

Συνήθεις Διαφορικές Εξισώσεις Ι Ασκήσεις - 19/10/2017. Ακριβείς Διαφορικές Εξισώσεις-Ολοκληρωτικοί Παράγοντες. Η πρώτης τάξης διαφορική εξίσωση

f (x) dx = f (x) + c a f (x) f (x) cos 2 (f (x)) f (x) dx = tan(f (x)) + c 1 sin 2 (f (x)) f (x) dx = cot(f (x)) + c e f (x) f (x) dx = e f (x) + c

ΚΑΤΑΝΟΜΕΣ Ι ΙΑΣΤΑΤΩΝ ΤΥΧΑΙΩΝ ΜΕΤΑΒΛΗΤΩΝ (Συνέχεια)

Αριθμητική Ανάλυση και Εφαρμογές

5269: Υπολογιστικές Μέθοδοι για Μηχανικούς. Ολοκληρώματα.

ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΤΕΣ ΦΥΣΙΚΗ ΧΕΙΜΕΡΙΝΟ ΕΞΑΜΗΝΟ ΔΕΥΤΕΡΑ ΑΙΘ.ΖΑ

!n k. Ιστογράμματα. n k. x = N = x k


Επιμέλεια απαντήσεων: Ιωάννης Λυχναρόπουλος

Θέματα Εξετάσεων Φεβρουαρίου 2013:

Aριθμητική Ανάλυση, 4 ο Εξάμηνο Θ. Σ. Παπαθεοδώρου

Κεφάλαιο 5. Το Συμπτωτικό Πολυώνυμο

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

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

ΘΕΜΑΤΑ ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΩΝ ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΜΑΪΟΣ ΙΟΥΝΙΟΣ

ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΙΣ ΔΥΟ ΜΕΤΑΒΛΗΤΩΝ

~ 1 ~ ΜΙΓΑΔΙΚΟΣ ΛΟΓΙΣΜΟΣ & ΟΛΟΚΛΗΡΩΤΙΚΟΙ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟΔΟΣ ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΥ 2013 ΛΥΣΕΙΣ ΤΩΝ ΘΕΜΑΤΩΝ

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

Β Λυκείου - Ασκήσεις Συστήματα. x = 38 3y x = 38 3y x = x = = 11

Γ. Ν. Π Α Π Α Δ Α Κ Η Σ Μ Α Θ Η Μ Α Τ Ι Κ Ο Σ ( M S C ) ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ. ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ: Σπουδές στις Φυσικές Επιστήμες

Θέματα Εξετάσεων Σεπτεμβρίου 2010:

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

Μέγιστα & Ελάχιστα. ΗΥ111 Απειροστικός Λογισμός ΙΙ

5.1 Συναρτήσεις δύο ή περισσοτέρων µεταβλητών

Συνήθεις διαφορικές εξισώσεις προβλήματα οριακών τιμών

Συνήθεις Διαφορικές Εξισώσεις Ι Ασκήσεις - 09/11/2017. Άσκηση 1. Να βρεθεί η γενική λύση της διαφορικής εξίσωσης. dy dx = 2y + x 2 y 2 2x

ΛΥΣΕΙΣ 6. a2 x 2 y 2. = y

Λύσεις Εξετάσεων Φεβρουαρίου Ακ. Έτους

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

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

Μηχανική ΙI. Μετασχηματισμοί Legendre. διπλανό σχήμα ότι η αντίστροφη συνάρτηση dg. λέγεται μετασχηματισμός Legendre της f (x)

Διαφορικές Εξισώσεις.

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

f (x) 2e 5(x 1) 0, άρα η f

ΑΟΡΙΣΤΟ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΑ 1. ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ

4. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ FOURIER

c(2x + y)dxdy = 1 c 10x )dx = 1 210c = 1 c = x + y 1 (2xy + y2 2x + y dx == yx = 1 (32 + 4y) (2x + y)dxdy = 23 28

Παράδειγμα #8 ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΠΑΡΑΓΩΓΙΣΗ ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: Ν. Βασιλειάδης. την κεντρώα έκφραση πεπερασμένων διαφορών 2 ης τάξης και β) για τη παράγωγο f

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

Μέϑοδοι Εφαρμοσμένων Μαϑηματιϰών (ΜΕΜ 274) Φυλλάδιο 2

5269: Υπολογιστικές Μέθοδοι για Μηχανικούς.

Συνήθεις Διαφορικές Εξισώσεις Ι ΣΔΕ Bernoulli, Riccati, Ομογενείς. Διαφορικές Εξισώσεις Bernoulli, Riccati και Ομογενείς

Μιγαδικός λογισμός και ολοκληρωτικοί Μετασχηματισμοί

Θέματα. Θέμα 1 Α. Να αποδείξετε ότι για δύο ενδεχόμενα Α και Β ενός δειγματικού χώρου Ω, ισχύει P(A-B)=P(A)-P( A B) (10 μονάδες)

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΙΙ ιδάσκων : Ε. Στεφανόπουλος 12 ιουνιου 2017

Αριθμητική Ανάλυση και Εφαρμογές

Τίτλος Μαθήματος: Μαθηματική Ανάλυση Ενότητα Γ. Ολοκληρωτικός Λογισμός

ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΔΥΟ ΔΙΑΣΤΑΣΕΩΝ

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ., x 1

Κεφάλαιο 9. Αριθμητική επίλυση Διαφορικών Εξισώσεων

Έντυπο Yποβολής Αξιολόγησης ΓΕ

Transcript:

ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ, 6-7, 3 Ο ΕΞΑΜΗΝΟ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ #: ΟΛΟΚΛΗΡΩΣΗ ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: Σ. Μισδανίτης. Διατυπώστε τον 1 ο κανόνα ολοκλήρωσης Smpson b f ( xdx ) ( 1 3 f f f ) a, αντικαθιστώντας τη συνάρτηση f ( x) με το πολυώνυμο παρεμβολής Lagrange ης τάξης P ( x) L( x) f, όπου x x j L ( x). x x j j j Το πολυώνυμο παρεμβολής Lagrange ης τάξης υπολογίζεται από τη σχέση x x xx xx xx xx xx P( x) f f f 1 1 1 x x1 x x x1x x1x x x x x1 Με δεδομένο ότι τα f, f1, f είναι σταθερές ως προς την ολοκλήρωση μπορούμε να γράψουμε 1 x x x x xx xx xx xx xx1 f ( x) dx f dx f dx f dx x x x x 1 x 1 x x1x x x x x 1x x x x xx1 Εισάγουμε την αλλαγή μεταβλητής x x t απ όπου προκύπτει dx dt. Με την αλλαγή αυτή τα νέα όρια ολοκλήρωσης μετατρέπονται σε και αντίστοιχα. Η παραπάνω σχέση παίρνει πλέον τη μορφή x x 1 t1 t t t t t1 f ( x) dx f dt f dt f dt f t t dt f t t dt f t t dt 3 1

t t 3 3 3 t 3t t t t 1 f t f t f 3 3 3 t t 3 3 3 3 f f 1 f f f1 f t t 3. Να αποδειχθεί ο τύπος αριθμητικής ολοκλήρωσης x f ( xdx ) (1f 6f1f 6f3 f 5 x και να υπολογισθεί το σφάλμα του. 1 ), Για τον υπολογισμό του παραπάνω κανόνα αριθμητικής ολοκλήρωσης χρησιμοποιούμε τον γενικό κανόνα παρεμβολής Newton και επομένως ισχύει x I f ( x) dx f ( x a) da x aa ( 1) aa ( 1)( a) 3 aa ( 1)( a)( a3) f( x) f( x a) f( x) af( x) f( x) f( x) f( x)! 3!! aa ( 1) aa ( 1)( a) 3 aa ( 1)( a)( a3)! 3!! I [ f( x ) a f( x ) f( x ) f( x ) f( x )] da 3 3 5 3 a a a a a a 3 a a 11a a [ af( x) f( x) ( ) f( x) ( ) f( x) ( ) f( x)] 6 6 6 1 16 7 8 8 [ f( x) 8[ f( x1) f( x)] [ f( x) f( x1) f( x)] [ f( x3) f( x) f( x) f( x1) f( x1) f( x)] 3 3 1 [ f ( x) f( x3) f( x3) f( x) f( x3) f( x) f( x) f( x1) f( x) f( x1) f( x1) f( x)] 5 (1 f 6 f1 f 6 f31 f) 5 Για τον υπολογισμό του σφάλματος της παραπάνω μεθόδου μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τον απλοποιημένο τύπο 8..1 στη σελίδα 577 του βιβλίου Αριθμητική Ανάλυση (Ν.Μ. Βραχάτη) σύμφωνα με τον οποίο για n= ισχύει n3 n n1 7 5 ( n) (6) n n f ( ) ( t) dt f ( ) ( t) dt ( n )! 6!

(6) f ( ) tt ( 1)( t )( t 3)( t )( t 5) dt 7 n 7 7 7 (6) 3 5 6 n f ( ) 1t7t 5t 85t 15t t 7 7 (6) 18 8 (6) n f ( ) n f ( ) 7 1 95. Να υπολογισθούν με αριθμητική ολοκλήρωση Gauss οι τιμές της συνάρτησης gamma ( ) e x x a 1 dx για α=11. Επειδή το ολοκλήρωμα είναι της μορφής x f ( xe ) dx όπου f ( x) a 1 x οδηγούμαστε στην επιλογή της μεθόδου ολοκλήρωσης Gauss-Laguerre. χρησιμοποιήσουμε τη μέθοδο ολοκλήρωσης Gauss Laguerre n σημείων. Θα πρέπει να υπολογίσουμε το άθροισμα: όπου x είναι οι ρίζες του πολυωνύμου Laguerre n τάξης και w τα αντίστοιχα βάρη. Βασικό χαρακτηριστικό των συναρτήσεων Gamma είναι ότι το αναλυτικό αποτέλεσμα για κάθε μια από αυτές προκύπτει εύκολα χρησιμοποιώντας τη σχέση ( ) a 1! Χρησιμοποιώντας τη Matematca για τους υπολογισμούς και την επιβεβαίωση της παραπάνω σχέσης προκύπτει: x x 1 x N 157 9.336 1 1!//N 9.336 1 157 Χρησιμοποιώντας πάλι τη Matematca για την αριθμητική ολοκλήρωση και επιλέγοντας να κάνουμε χρήση 3 ριζών παίρνουμε το ακόλουθο πρόγραμμα:

x.893658333,.356195,.57688693, 1.787538, 1.78776,.58336763, 3.913785,.61656773, 5.939588335, 7.35816886, 8.9891673, 1.783189, 1.7637576, 1.939117981, 17.9366137, 19.85363693,.63577896, 5.618, 8.8739336869, 3.3333917, 36.1135,.133737756,.58536, 9.8665665, 5.3518133, 59.87911985, 65.98336171, 7.68683, 8.18837796, 88.73519639, 98.8955318, 111.7513987; w.19183195,.1317939,.3513967,.1959333597,.1998378699,.7578638336,.3176915169,.119181131,.3738817151,.9885686,.18681839, 3.9659987 1 5, 5.93915835 1 6, 7.75633 1 7, 7.668776 1 8, 6.366997915 1 9,.83658 1 1,.119398639 1 11, 8.6366 1 13, 3.98653719 1 1, 8.86317569 1 16, 1.933878581 1 17,.3633535 1 19, 1.76855 1 1, 1.57786 1 3, 5.86579798 1 6, 1.386756699 1 8, 1.875557 1 31, 1.181959 1 3,.6717178868 1 38, 1.3386918535 1,.5155359187 1 8 ; a ga_ : ScentfcFormApplyP lus, x 1 w Table[g[],{,1,11}] 1., 1.,., 6.1,.1 1 1, 1. 1, 7.1 1, 5.6 1 3,.331 1, 3.691 1 5, 3.691 1 6, 3.991 1 7,.7883 1 8, 6.167 1 9, 8.7361 1 1, 1.317 1 1,.8399 1 13, 3.53778 1 1, 6.3598 1 15, 1.69 1 17,.1 1 18, 5.677 1 19, 1.1168 1 1,.5736 1, 6.97 1 3, 1.566 1 5,.89 1 6, 1.1153 1 8, 3.1558 1 9, 9.5683 1 3,.811 1 3, 8.865 1 33,.8565 1 35, 9.595 1 36, 3.675 1 38, 1.1516 1,.16587 1 1, 1.553 1 3, 5.8736 1,.86 1 6, 9.1869 1 7, 3.713 1 9, 1.583 1 51, 6.6378 1 5,.881 1 5, 1.83 1 56, 5.85 1 57,.7797 1 59, 1.99 1 61, 6.3195 1 6, 3.1397 1 6, 1.5935 1 66, 8.1 1 67,.3863 1 69,.3398 1 71, 1.89 1 73, 7.1559 1 7,.659 1 76,.3596 1 78, 1.3893 1 8, 8.7381 1 81, 5.335 1 83, 3.1136 1 85, 1.95695 1 87, 1.513 1 89, 8.11369 1 9, 5.39 1 9, 3.58113 1 9,.318 1 96, 1.6793 1 98, 1.17583 1 1, 8.35 1 11, 6.171 1 13,.396 1 15, 3.5596 1 17,.37 1 19, 1.8596 1 111, 1.33 1 113, 1.1197 1 115, 8.8515 1 116, 7.885 1 118, 5.7736 1 1,.7177 1 1, 3.9188 1 1, 3.951 1 16,.86 1 18,.1178 1 13,.995 1 13, 1.8859 1 13, 1.6599 1 136, 1.8191 1 138, 1.3886 1 1, 1.18 1 1, 1.1511 1 1, 1.85 1 16, 1.97 1 18, 9.87537 1 19, 9.5693 1 151, 9.35379 1 153, 9.3319 1 155, 9.19695 1 157 g Apply Plus, x 1 w 9.19695 1 157

Table[ScentfcForm[Gamma[]],{,1,11}]//N 1., 1.,., 6.,. 1 1, 1. 1,7. 1,5. 1 3,.3 1, 3.688 1 5, 3.688 1 6, 3.99168 1 7,.79 1 8, 6.7 1 9, 8.71783 1 1, 1.3767 1 1,.98 1 13, 3.55687 1 1, 6.37 1 15, 1.165 1 17,.39 1 18, 5.199 1 19, 1.1 1 1,.585 1, 6.8 1 3, 1.5511 1 5,.391 1 6, 1.8889 1 8, 3.888 1 9, 8.8176 1 3,.6553 1 3, 8.8 1 33,.63131 1 35, 8.6833 1 36,.9533 1 38, 1.3331 1, 3.71993 1 1, 1.37638 1 3, 5.33 1,.3979 1 6, 8.15915 1 7, 3.355 1 9, 1.51 1 51, 6.153 1 5,.6587 1 5, 1.196 1 56, 5.56 1 57,.5863 1 59, 1.139 1 61, 6.88 1 6, 3.11 1 6, 1.5511 1 66, 8.658 1 67,.788 1 69,.38 1 71, 1.696 1 73, 7.1999 1 7,.569 1 76,.3556 1 78, 1.38683 1 8, 8.399 1 81, 5.758 1 83, 3.17 1 85, 1.9861 1 87, 1.6887 1 89, 8.765 1 9, 5.35 1 9, 3.6711 1 9,.8 1 96, 1.711 1 98, 1.19786 1 1, 8.579 1 11, 6.135 1 13,.71 1 15, 3.3789 1 17,.891 1 19, 1.8859 1 111, 1.5183 1 113, 1.133 1 115, 8.9618 1 116, 7.15695 1 118, 5.79713 1 1,.7536 1 1, 3.955 1 1, 3.31 1 16,.8171 1 18,.71 1 13,.1776 1 13, 1.8583 1 13, 1.658 1 136, 1.857 1 138, 1.35 1 1, 1.38 1 1, 1.15677 1 1, 1.8737 1 16, 1.33 1 18, 19 9.91678 1, 9.6198 1 151, 9.689 1 153, 9.336 1 155, 9.336 1 157 Gamma[11]//N 157 9.336 1 Table[ScentfcForm[(-1)!],{,1,11}]//N 1., 1.,., 6.,. 1 1, 1. 1,7. 1,5. 1 3,.3 1, 3.688 1 5, 3.688 1 6, 3.99168 1 7,.79 1 8, 6.7 1 9, 8.71783 1 1, 1.3767 1 1,.98 1 13, 3.55687 1 1, 6.37 1 15, 1.165 1 17,.39 1 18, 5.199 1 19, 1.1 1 1,.585 1, 6.8 1 3, 1.5511 1 5,.391 1 6, 1.8889 1 8, 3.888 1 9, 8.8176 1 3,.6553 1 3, 8.8 1 33,.63131 1 35, 8.6833 1 36,.9533 1 38, 1.3331 1, 3.71993 1 1, 1.37638 1 3, 5.33 1,.3979 1 6, 8.15915 1 7, 3.355 1 9, 1.51 1 51, 6.153 1 5,.6587 1 5, 1.196 1 56, 5.56 1 57,.5863 1 59, 1.139 1 61, 6.88 1 6, 3.11 1 6, 1.5511 1 66, 8.658 1 67,.788 1 69,.38 1 71, 1.696 1 73, 7.1999 1 7,.569 1 76,.3556 1 78, 1.38683 1 8, 8.399 1 81, 5.758 1 83, 3.17 1 85, 1.9861 1 87, 1.6887 1 89, 8.765 1 9, 5.35 1 9, 3.6711 1 9,.8 1 96, 1.711 1 98, 1.19786 1 1, 8.579 1 11, 6.135 1 13,.71 1 15, 3.3789 1 17,.891 1 19, 1.8859 1 111, 1.5183 1 113, 1.133 1 115, 8.9618 1 116, 7.15695 1 118, 5.79713 1 1,.7536 1 1, 3.955 1 1, 3.31 1 16,.8171 1 18,.71 1 13,.1776 1 13, 1.8583 1 13, 1.658 1 136, 1.857 1 138, 1.35 1 1, 1.38 1 1, 1.15677 1 1, 1.8737 1 16, 1.33 1 18, 19 9.91678 1, 9.6198 1 151, 9.689 1 153, 9.336 1 155, 9.336 1 157 Gamma[11]1! True

Από τα αποτελέσματα προκύπτει ότι η αριθμητική προσέγγιση της συνάρτησης Gamma χρησιμοποιώντας ολοκλήρωση Gauss Laguerre 3 σημείων είναι (11) 9.196951 GL 157 Όσο το n μεγαλώνει παρατηρείται μεγαλύτερη απόκλιση ανάμεσα στα αριθμητικά και τα αναλυτικά αποτελέσματα. Οι αναλυτικές τιμές της συνάρτησης προσεγγίζονται καλύτερα κάνοντας χρήση περισσότερων σημείων στον κανόνα της αριθμητικής ολοκλήρωσης. 5. Να εφαρμοσθεί ο τύπος αριθμητικής ολοκλήρωσης Gauss-Cebysev, με n=, για τον υπολογισμό του ολοκληρώματος I ydy. Για την αριθμητική ολοκλήρωση Gauss-Cebysev ισχύει 1 1 f() z 1 z dz και επομένως θα πρέπει τα όρια του ολοκληρώματος προς υπολογισμό να είναι από 1 έως 1. Για το σκοπό αυτό y[ ( )] y y1 1 z dz dy ( ) 6 3 3 και η αρχική σχέση παίρνει τη μορφή I 1 3(3z1) 1z dz με 1 1 z f ( z) 3(3z 1) 1 z. Αλλά I n wf( z) όπου z 1 cos n και w. n 1 Κάνοντας χρήση Matematca υπολογίζουμε την τιμή του ολοκληρώματος και την προσεγγιστική τιμή κάνοντας χρήση ολοκλήρωσης Gauss-Cebysev ydy

n ; fx_ : 33x1 1 x ; a_ : n 1 ; x_ : Cos 1 n ; Table[a[],{,,n}] 3, 3, 3 Table[x[],{,,n}] 3,, 3 Tabl e[f [x[]],{,,n }] 3 1 3 3,3, 3 1 3 3 n a_ f x N 7.889 Αντικαθιστώντας στον παραπάνω κώδικα μεγαλύτερες τιμές για το n προσεγγίζουμε καλύτερα την τιμή της παράστασης. Ενδεικτικά, για n=56 παίρνουμε n 56; fx_ : 33x1 1 x ; a_ : n 1 ; 1 x_ : Cos n ; Table[a[],{,,n}]; Table[x[],{,,n}]//N; Table[f[x[]],{,,n}]//N; n a_ f x N.

1 1 y 6. Υπολογίστε με ολοκλήρωση Gauss το διπλό ολοκλήρωμα: I dy dx x 11 1 Το ολοκλήρωμα I 1 1 y dydx γράφεται ισοδύναμα 11 1 x 1 1 1 xdyκαι 1 1 1 x I y d λόγω της μορφής της σχέσης που προκύπτει επιλέγουμε να την προσεγγίσουμε αριθμητικά κάνοντας χρήση Gauss-Legendre για το πρώτο κομμάτι και Gauss- Cebysev για το δεύτερο. Παρατηρούμε ότι τα όρια των ολοκληρωμάτων είναι ήδη από -1 σε 1 και επομένως δεν χρειάζεται κάποιος μετασχηματισμός. Επίσης, για το κομμάτι της ολοκλήρωσης Gauss-Cebysev η f ( x) ισούται με 1 οπότε και περιοριζόμαστε σε n=1. Επομένως για την καλύτερη αριθμητική προσέγγιση αρκεί να χρησιμοποιήσουμε περισσότερα σημεία στην ολοκλήρωση Gauss-Legendre. Εισάγοντας το προς υπολογισμό ολοκλήρωμα στο Matematca 1 1 y yx N 1 1 1 x.9 ενώ για ολοκλήρωση Gauss-Legendre με n= έχουμε τον κώδικα

n 1; fx_ : 1; a_ : n 1 ; 1 x_ : Cos n ; Table[a[],{,,n}], Table[x[],{,,n}] 1, 1 Table[f[x[]],{,,n}] {1,1} n GC a_fx y={-.577356919,.577356919}; w={1.,1.}; GLe Apply Plus, y w.666667 GC GLe.9 Ενδεικτικά ο κώδικας που προκύπτει για για ολοκλήρωση Gauss-Legendre με n=

n 1; fx_ : 1; a_ : n 1 ; 1 x_ : Cos n ; Table[a[],{,,n}], Table[x[],{,,n}] 1, 1 Table[f[x[]],{,,n}] {1,1} n GC a_fx y={-.86113631159, -.3399813585,.3399813585,.86113631159}; w={.378585137,.651515863,.651515863,.378585137} ; GLe Apply Plus, y w.666667 GC GLe.9 Από τα αποτελέσματα προκύπτει ότι τα αριθμητικά αποτελέσματα τόσο για Gauss-Legendre με n=, όσο και για Gauss-Legendre με n= ταυτίζονται με την αναλυτική τιμή. 7. Να υπολογιστεί το τριπλό ολοκλήρωμα x yze 6 x y z dxdyz d Το ολοκλήρωμα 6 x y z x yze dxdydzγράφεται ισοδύναμα x y 6 z x y 6 z I x e y e z e dxdydz x e dx y e dy z e Επομένως, μπορούμε να κάνουμε χρήση αριθμητικής ολοκλήρωσης Gauss-Hermte και επομένως προκύπτει dz

n1 n1 n1 x I wx wx w 6 όπου x οι ρίζες του πολυωνύμου Hermte n-oστού βαθμού και w τα αντίστοιχα βάρη Κάνοντας χρήση Matematca υπολογίζουμε την τιμή του ολοκληρώματος x y z 6 x y z xyz N 3.9153 Για n= έχουμε x={-.7716781186576,.7716781186576}; w={.8866955758,.8866955758}; a Apply Plus, x w.8867 b Apply Plus, x w.3113 c Apply Plus, x 6 w.1557 a b c.8751 Για n= έχουμε x={-1.656813885785,-.56763759,.56763759, 1.656813885785}; w={.813183575,.89195513,.89195513,.813183575}; a Apply Plus, x w.8867 b Apply Plus, x w 1.393 c Apply Plus, x 6 w 3.3335 a b c 3.9153

Αριθμητική Ανάλυση Εργασία # Για n=8 έχουμε x={-.9363757, -1.98165675669583, - 1.15719371678, -.38118699731,.38118699731, 1.15719371678, 1.98165675669583,.9363757}; w={.19967113676,.17779837137,.7835818919,.6611715581,.6611715581,.7835818919,.17779837137,.19967113676}; a Apply Plus, x w.8867 b Apply Plus, x w 1.393 c Apply Plus, x 6 w 3.3335 a b c 3.9153-1 -