Koshi masalasining ko’p qadamli ayirmali metodlar
Adamsning interpolyasion metodlari
Download 0.5 Mb.
|
Ro\'zmetova Maryamjon 151-matematika.pdf.
Adamsning interpolyasion metodlari. Yuqorida Adamsning interpolyasion metodi
yn yn1 hbmi fni i0 (1.36) Formula bilan aniqlanib, bm0 0 ekanligini aytgan edik. Bu metod approksimasiyaning tartibi (1.12) sistemadan, ya’ni p m 1 bo’lib, bmi koeffisientlar p m 1 bo’lganda m ikb 1 , k 1,2,...,m,b 1 b i1 mi k 1 m0 mi m i0 Sistemadan topiladi. Bunda metodni hosil qilamiz: m 1 uchun approksimasiya tartibi ikki bo’lgan yn y n1 h f 2 n fn1 , p 2. Bu metod trapesiya metodi deb ham ataladi. Biz m 2,3,4,5 bo’lganda mos ravishda ushbu qilamiz: p m 1 tartibli approksimasiyaga ega bo’lgan ,etodlarni hosil yn y n1 h 5 f 12 n 8 f n1 fn2 , p 3; yn y n1 h 9 f 24 n 19 f n1 5 f n2 fn3 , p 4; yn y n1 h 720 251 fn 646 f n1 264 f n2 106 f n3 19 f n4 , p 5; yn y n1 h 1440 475 fn 1427 f n1 798 f n2 482 f n3 173 f n4 27 f n5 , p 6. Yuqoridagi oshkormas metodlarda izlanayotgan yn chiziqli bo’lmagan ko’rinishda. Shuning uchun ham bu tenglamalardan yn ni topish uchun iterasiya metodini qo’llash kerak. Masalan, to’rtinchi tartibli Adams metodi uchun iterasion metod quyidagicha qo’llaniladi: ys1 3h f x , ys F , n 8 n n n (1.37) Fn y n1 h 19 f x 12 n1 , yn1 5 f x n2 , yn2 f x n3 , yn3 , uchinchi tartibli oshkor metodi yordamida topilgan yechimni olish mumkin, ya’ni n y0 y n1 h 23 f x 12 n1 , yn1 16 f x n2 , yn2 5 f x n3 , yn3 . M Agar f y bo’lsa, u holda (1.34) iterasion metod yaqinlashuvchi bo’lishi uchun 3hM 1 8 shart bajarilishi kerak, bu esa yetarlicha kichik h uchun doimo bajariladi. Agar (1.34)da faqat bitta iterasiya olsak, ya’ni s 0 bo’lsa, u holda prediktor-korrektor (bashoratchi-tuzatuvchi) metodi deb ataluvchi metodga ega bo’lamiz. Adams interpolyasion formulasini Lagraj interpolyasion ko’phadi hosil uxn ux n1 h b1ux n1 j 1 R n,k ux n1 hm b* ux n j *
R , n,m (1.38) mj j1 j0 kj bu yerda m k 1,b* i b m1, j1 * , R n,m n,m1 . mj * R Endi (1.21) va (.23) formulalarda q 1,k m 1 deb olib, quyidagi formulalarga ega bo’lamiz: * j 1 t 1tt 1...t m 1dt bmj 1 0 t j 1m j j , j 0,1...,m, (1.39) * hm2 m2 1 Rn,m m 1!u ξt 1t...t m 1dt. 0 (1.40) Biz (1.24) formuladan (1.31) formulani qanday chiqargan bo’lsak, huddi shunga o’xshash mulohazalar yuritib, (1.36) formuladan quyidagi formulani chiqaramiz: y y hbn n1 m y * mj n j . (1.41) j0 Bu esa (1.3) formula bilan ustma-ust tushadi. Endi (1.39) formula yordamida m 0,1,2,3,4,5 lar uchun (1.41) Adams interpolyasion formulasi koeffisientlarini keltiramiz: 00 b * 1, b* 1 ,b* 1 , 10 2 11 2 b* 5 ,b* 2 ,b* 1 , 20 12 21 3 22 12 b* 3 ,b* 19 ,b* 5 ,b* 1 , 30 8 31 24 32 24 33 24 b* 251,b* 323 ,b* 11 ,b* 53 ,b* 19 , 40 720 41 360 42 30 43 360 44 720 b* 475 ,b* 1427 ,b* 399 ,b* 241,b* 173 ,b* 27 . 50 1440 51 1440 52 720 53 720 54 1440 55 1440 Adamsning ekstrapolyasion va interpolyasion metodlarini taqqoslaymiz. Buning uchun(1.31) formulani m1 m yn yn1 hb* 1, j fn j (1.42) j0 Formula bilan solishtirish kerak, bu formula (1.41) formuladan m ni m 1 bilan almashtirish natijasida hosil bo’ladi, chunki bu formulalarni ko’rish uchun bir xil sondagi, ya’ni m ta nuqtalardan foydalaniladi. Jumladan, (1.31) formulada xnm , xnm1,...,xn1, (1.42) formulada esa xnm1, xnm2 ,...,xn1, xn Tugunlardan foydalanilgan. (1.43) (1.44)
ko’rilgan interpolyasion ko’phad bilan yaqinlashtirishdan (1.44) tugunlar yordamida ko’rilgan ko’phad bilan yaqinlashtirish aniqroqdir. Shu ma’noda Adamsning interpolyasion metodi ekstrapolyasion metodiga nisbatan aniqroqdir. Buni yana ham yaxshiroq anglash uchun (1.31) va (1.42) formulalarning qoldiq hadlarni m 1,2,3,4 uchun (1.26) va (1.40) formulalar yordamida topamiz ((1.40) formulada m ni m 1 bilan almashtirish kerak): Rn,1 h2 2 un ξ, Rn2 5h3 12 um ξ, Rn3 3 h3u 8 IV ξ, Rn4 251 h4u 720 IV ξ; h2 2 n * h3 m * h4 IV * 19 5 IV Rn0 u ξ, Rn1 12 u ξ, Rn2 24 u ξ, Rn3 h u ξ. 720 Bulardan ko’rinadiki, kichikdir. * R n,m1 sonli koeffisientlari Rn,m nikiga nisbatan ancha Endi Adams interpolyasion formulasining boshqa ko’rinishi, ya’ni f x,u chekli ayirmalarining qiymatlari qatnashadigan ko’rinishini keltiramiz, buning uchun Nyutonning ikkinchi interpolyasion formulasini (1.21) formulaga qo’yib, quyidagiga ega bo’lamiz: y ξ 1 ξ 1 2 ξ 1 3 ξ 19 4 ξ 3 5 ξ n1 n 2 n1 12 n2 24 n3 720 n4 160 n5 863 m1 60480 6 ξn6 ... c* m1 ξnm1, bu yerda 0 * 1 1 ξi hfi ,cm1 m 1! t 1 t t 1 ... t m 1 dt. (1.45) formulaning qoldiq hadini quyidagicha yozish mumkin: R * n,m m3 * h c m2 um3 ξ. Agar (1.33) formula bilan (1.45) formulani taqqoslasak, unda ko’rinib turibdiki, chekli ayirmalarning tartibi oshgan sari (1.45) formulada chekli ayirmalar oldidagi koeffisientlar absolyut qiymatlari bilan (1.33) formuladagiga nisbatan tezroq kamayib boradi. Bunday holda esa, o’z navbatida, (1.45) yoyilmadagi hadlar absolyut qiymati bilan (1.33)dagiga nisbatan tezroq kamayadi. Mashq. (1.45) formula isbotlansin. Endi (1.45) formulaning m 3 bo’lgandagi xususiy holini qaraymiz: y ξ 1 ξ 1 2 ξ 1 3 ξ 19 4 ξ . (1.46) n1 n 2 n1 12 n2 24 n3 720 n1 Bu yerda n 5 deb olamiz, u holda quyidagi hosil bo’ladi: y ξ 1 ξ 1 3 ξ 1 3 ξ 19 4 ξ. (1.47) 4 5 2 4 12 3 24 2 720 1 Hisoblashni (1.46), (1.47) formulalar bilan bajarish uchun quyidagi jadvaldan foydalangan ma’qul:
Hisoblashni (1.45) formula yordamida olib borganda ξn ,ξn1,2 ξn2 ,...,m1 ξnm1 noma’lum ayrimalarning dastlabki yaqinlashishlari Adamsning ekstrapolyasion n metodi yordamida hisoblanadi. Darhaqiqat, y0 ni (1.33) formula yordamida hisoblash kerak. Bu esa ξ0 ni topishga imkon beradi, natijada qolgan n ayirmalarning dastlabki yaqinlashishini toppish mumkin bo’ladi. Dastlabki yaqinlashishlarni topishning boshqacha usulini ham ko’rsatish mumkin. Buni (1.47) formula misolida ko’ramiz. Bu formulaning o’ng tomonida va jadvalning pog’onali siniq chizig’ining pastida ξ5 ,ξ4 ,2 ξ3 ,3 ξ2 ,4 ξ1 (1.48) Ayirmalar joylashgan bo’lib, ularning qiymatlari noma’lum. Bularni iterasiya metodi bilan toppish uchun ularning dastlabki yaqinlashishini ko’rsatish kerak. Agar h qadam to’g’ri tanlangan bo’lsa, u holda oxirgi ma’noli raqamning bir necha birligi chegarasida 4 ξ0 4 ξ 1 0 Bo’ladi, shuning uchun 4 ξ1ning dastlabki yaqinlashishi sifatida deb olishimiz mumkin. Bu esa (1.48) ayirmalarning dastlabki yaqinlashishlarini quyidagi formulalar yordamida topishga imkon beradi: 3 ξ0 3 ξ 4 ξ0, 2 1 1 2ξ0 2ξ 3ξ0, 3 2 2 ξ0 ξ 2ξ0, 4 3 3 ξ0 ξ ξ0. 4 5 4 4 Endi (1.49) dastlabki yaqinlashishlarni (1.47) formulaga qo’yib, y1 ni va 5 ni topamiz. Bundan keyin y114 y4 y ξ1 hf x , y1 5 5 5 ni hisoblaymiz. Agar ξ1 ξ0 tenglik bajarilsa, u holda y y1 deb olib, y ni 5 5 5 5 5 hisoblashni tugatamiz. Agar ξ1 ξ0 bo’lsa, u holda ξ1 ga ko’ra (1.49) 5 5 5 ayirmalarning yangi ξ1,ξ1,2 ξ1, 3 ξ1,4 ξ1 (1.50) 5 4 3 2 1 5 qiymatini ketma-ket quyidagi formulalar yordamida hisoblaymiz: 4 ξ1 ξ1 ξ4 , 2ξ1 ξ1 ξ, 3 4 3 3ξ1 3ξ1 2ξ, 2 3 2 4ξ1 3ξ1 3ξ. 1 2 1 Topilgan (1.50) qiymatlarni (1.47) formulaga qo’yib, y2ni, demak, y2 I topamiz. 5 5 5 ettiramiz. Taiiyki, iterasiyani ko’p davom ettirishning foydasi yo’q. Qadam shunday tanlanishi kerakki, bitta yoki ikkita iterasiya yetarli bo’lsin. y5 topilgandan keyin shu usul bilan y6 va hakozolar topiladi. Download 0.5 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: |
Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling
ma'muriyatiga murojaat qiling