Koshi masalasining ko’p qadamli ayirmali metodlar


Adamsning ekstrapolyasion metodlari


Download 0.5 Mb.
bet3/7
Sana25.04.2023
Hajmi0.5 Mb.
#1397539
1   2   3   4   5   6   7
Bog'liq
Ro\'zmetova Maryamjon 151-matematika.pdf.

Adamsning ekstrapolyasion metodlari. Yuqorida aytganimizdek, Adamsning m -qadamli oshkor







yn yn1 hbmi fn1
i1
(1.13)

metodi uchun approksimasiyaning eng yuqori tartibi p m . Noma’lum koeffisentlarni topish uchun(1.12) sistema bu holda ushbu ko’rinishga ega:









i1
k 1 , k  0,1,...,m  1.

i b
mi k  1
(1.14)


Har bir muayyan m uchun (1.12) sistemani yechib,
bm1,bm2 ,...,bmn larni topamiz.

Agar
m 1 bo’lsa, u holda Adams metodi ushbu
yn yn1 hfn1

Eyler metodiga aylanadi.


Adams mashhur ingliz artilleristi Boshfort iltimosiga ko’ra o’z metodlarini 1855 y. yaratgan edi. Bu metodlar keyinchalik unutilgan bo’lib, asrimizning boshida norvegiyalik matematik Shtyormer tomonidan qayta ochildi.



Osonlik bilan topish mumkinki,
m  2,3,4,5
bo’lganda mos ravishda

approksimasiya tartibi m ga teng bo’lgan quyidagi metodlarga ega bo’lamiz:



yn yn1

  • h 3 f

2
n1
fn2
, m 2;

yn yn1
h 23 f
12


n1
 16 f


n2

  • 5 f



n3
, m 3;

yn yn1
h 55 f
24


n1
 59 f


n2
 37 f


n3

  • 9 f



n4
, m 4;

yn yn1
h



720
1901 f


n1
 2774 f


n2
 2616 f


n3
 1274 f


n4
 251 f


n5
, m 5.


Amaliyotda Adams metodlari
m 1,2,...,10lar uchun ishlatiladi.

Mashq.Adams metodlari m  6,7,8,9,10, lar uchun chiqarilsin.
Adams metodlarini qurishda boshqacha yondashish ham mumkin. Faraz qilaylik,



y0 , y1 ,..., yn1
(1.15)

taqribiy qiymatlar hisoblangan bo’lib, n k  1 bo’lsin. Keyingi yn ni hisoblash



uchun algebraik interpolyasiyalashdan foydalanamiz. Buning uchun ushbu
u xning

xn1k , xnk ,..., xn1, xn ,..., xn1q
k q  1ta nuqtalaragi qiymatlaridan foydalanib, k q
interpolyasion ko’phadini ko’ramiz.
(1.16)

tartibli Lagranj




k
L x
k q1
xu' x

n1 j
,

k q
 x x
' x

bunda
j q n1 j k q1


n1 j

k q1 x x xn1k  x xnk ...x xn1q .



Tugunlar bir xil uzoqlikda joylashganligi almashtirishni bajaramiz. U holda
xj xj1 h
uchun
x xn1 th

x x ht j ,
x hk q1*
t ,

Bunda
n1 j k q1


k q1


k q1
* t t k t k  1...t t  1...t q,





*
k q1
xn1 j
1q j hk q k
j ! j q!.

Bu holda (1.17) ko’phad quydagi ko’rinishga ega bo’ladi:





k 1qj *
t

L x
th k q1 ux .
(1.18)

k q n1


jq
t
j  j q!k
j !
n1 j


Bu ko’phaddan foydalanib, quyidagi tenglikni yazamiz:
u x Lk q xn1 th rk q xn1 th,
(1.19)

bunda
rk q xn1 th
iterpolyaning qoldiq hadi. Agar
f x,u
qaralayotgan sohada

k q  1
tartibli uzluksiz xususiy hosilalarga ega bo’lsa, u holda qoldiq hadni

quyidagicha yozish mumkin:


rk q xn1 th


hk q1
*
k q1
k q2


.
(1.20)




t u
Bu ifodani biz xn1 , xn
k q  1!
oraliqda ishlatamiz. Shuning uchun, agar


q  1
bo’lsa,

xn1k xn1q
Ushbu
va agar
q  0 bo’lsa,
xn1k xn
deb qaraymiz.



xn 1

u xn u xn1
u xdx u xn1 huxn1 thdt

xn1 0



Formulada
uxn1 thni (1.19) formulaning o’ng tomoni bilan almashtiramiz, u

holda quyidagiga ega bo’lamiz:



1 1
u xn u n1 h Lkq xn1 thdt hrkq xn1 th
0 0
(1.21)


k
u x h bqux Rq ,

bunda
n1

q


kj n1 j n,k
jq


jq t q...t t 1...t k
1

bkj

q


1


hk q2
t

0


1
j  j q!k

k q2


j !
dt,

Rn,k
k q  1!
*

0
k q1
t u
xn1

  • thdt.

(1.22)


Bu yerda *
t
o’z ishorasini saqlaydi va
k q2

u x
n1

  • th

uzluksiz bo’lganligi


k q1
uchun qoldiq hadni quyidagicha yozib olishimiz mumkin:



Rq
hk q2
1
uk q2 *
t dt,
(1.23)



n,k
k q  1!
k q1 0


bunda
xn1k
   xn1q ,
agar
q  1 bo’lsa va
xnk 1    xn , agar
q  0 bo’lsa. Hosil

qilingan (1.21) formuladan har xil ayirmali sxema va ular uchun qoldiq hadning

ifodasini ko’rsatish mumkin. Bu metodlar
q  1
bo’lganda interpolyasion deyiladi.

q  0
holda mos keladigan metod ekstrapolyasion deyiladi. Bunday

almashtirishning sababi quyidagidan iborat:
Lmq x
ko’rishda qatnashadigan,

(4.10) tugunlarni o’z ichiga olgan eng kichik oraliq xn1k , xn1q dir. Agar q  0
bo’lsa, qaralayotgan xn1 , xn oraliq xn1k , xn1 oraliqdan tasjqarida yotadi; shuning
uchun ham xn1 , xn oraliqda ekstrapoyasiya qilinadi: agar q  1 bo’lsa,

xn1k , xn1q
oraliq xn1 , xn
oraliqni o’z ichiga oladi va bu yerda asl ma’noda

interpolyasiya qilinadi.
Avvalo, ekstrtopolyasiya metodini ko’rib chiqamiz. (4.21) formulani quyidagicha yozib olamiz:


q  0

bo’lgan hol uchun





k
u x u x hb0ux
R0

n n1


k 1
kj n1 j n,k
j0

u x hb0
ux
R0
(1.24)

n1
k , j1
j1
m
nj n,k

u x
hb ux Ro ,

n1
mj nj n,m1
j1


bunda
m k  1 va b
b0
bo’lib,
q  0
bo’lganda u (1.22) formuladan

aniqlanadi:
mj k , j1


j1 1 t t  1...t m 1

bmj
1
t
j  1 j  1!m
dt,
j !

(1.25)



0
j  1, 2,..., m.



Qoldiq had R
R0
esa
q  0 bo’lganda (1.23)dan quyidagicha hisoblanadi:

n,m n,m1


hm1 Rn,m m! u
1
m1 t t  1...t m  1dt.
0
(1.26)

Bu belgilashlarda (4.24) quyidagi ko’rinishga ega:








u xn u xn1 hbmjuxn1 Rn,m.
j1

Bu formula hisoblash uchun yaroqsizdir, chunki unda noma’lum had, izlanayotgan yechim hosilasining ushbu qiymatlari


uxnm ,uxnm1 ,...,uxn1
(1.27)


Rn,m qoldiq

(1.28)



va u xn1
qatnashadi. Agar yechimning

u xnm ,u xnm1 ,...,u x n1
aniq qiymatlari ma’lum bo’lsa, u holda (1.1) tenglamaga ko’ra (1.28) miqdorlarning aniq qiymatini topishimiz mumkin edi:

uxn j
Ammo bizga izlanayotgan
f xn j ,u xn j , j 1, 2,...,m.

ynm , ynm1,..., yn1 n m
yechimning faqat taqribiy qiymatlari ma’lum va bular orqali
yn1 taqribiy qiymatini topish mumkin:


uxnj
hosilaning

ynj
f xnj , ynj
fn j ,1,2,...,m.

(1.29)



Endi (1.27) formuladagi hosilalarni (1.29) tarqibiy qiymatlari bilan
u xn1
ni esa

uning taqribiy qiymati
yn1
bilan almashtiramiz va
Rn,m
qoldiq hadni tashlaymiz,

natijada quyidagi taqribiy tenglikka ega bo’lamiz:






u xn yn1 hbmj fn j .
j1
(1.30)


Bu tenglikning o’ng tomonini
yn deb olamiz, u holda





yn yn1 hbmj fn1
j1
(1.31)

kelib chiqadi. Shunday qilib, biz yana (1.13) tenglikka keldik. Bundan ko’ramizki,



bmj
koeffisentlarni ikki xil usul bilan topishimiz mumkin: (1.14) sistemaning

yechimi yoki (1.25) integralning quymati sifatida.



Misol uchun keltiramiz:
m  5
bo’lganda
bmj ning sonli qiymatini va
Rn,m ning ifodasini

b 1901,b


2774 ,b


2616 ,b


1274 ,



51 720 52
251
720 53
95
720 54
720

(1.32)

b55

720
, Rn,5


288
h6u 6ξ








Mashq. (1.25) va (1.26) vformulalar yordamida m  6,7,8,9,10 uchun bmj va Rn,m lar topilsin.
Biz yuqorida (1.18) Lagraj interpolyasion formulasidan foydalanib, natijada (1.25), (1.26) formulalarni chiqardik. Shunga o’xshash Nyutonning ikkinchi

interpolyasion formulasini qo’llab, (1.30) formula o’rniga
f x,u
funksiyaning

tugun nuqtalaridagi qiymatlari emas, balki chekli ayirmali qatnashadigan Adamsning ekstrapolyasion formulasini chiqarishimiz mumkin. Bu formula quyidagicha yoziladi:

y y
ξ 1 ξ 5 2ξ


3 3ξ 



n n1
n 2 n1 2
n2 2 n3

251 4ξ


95
5ξ
19087 6ξ
(1.33)

720
n4
288
n5
60480
n6

Bu yerda
5275
17280
7ξn7
 ... cm
mξnm .


1


i hfi ,cm m!
t t 1...t m 1dt,


k
i
esa
x
funksiyaning
xk , x


k 1
...,x


k j
nuqtalaridagi qiymatlari bo’yicha

tuzilgan i - tartibli chekli ayirmasidir. (1.33) formulaning qoldiq hadini quyidagicha yozish mumkin:
R hm2c um2 .

Mashq. (1.33) formula isbotlansin.
n,m m1

Endi (1.33) formulaning
m  4
bo’lgandagi xususiy holini qaraymiz:

y ξ 1 ξ


5 2 ξ


3 3 ξ


251 4 ξ .

(1.34)


n1 n 2 n1 12
n2 8
n3
720
n4

Bu yerda
n  4 deb olamiz, u holda

y  ξ  1 ξ 5 2ξ  3 3ξ 251 4ξ.
(1.35)

4 4 2 3 12
2 8 1
720 0

Hisoblashni (1.35) formula bilan bajarish uchun quyidagi jadvaldan foydalangan ma’qul:



x

y

y

ξhf

ξ

2 ξ

3ξ

4ξ

x0

y0




ξ0



















y0




ξ0










x1

y1




ξ1



















y1







2 ξ0



















ξ1




3 ξ0




x2

y2




ξ2




2ξ1




4ξ0







y2




ξ2




3ξ1




x3

y3




ξ3




2ξ2













y3




ξ3










x4

y4




ξ4



















y4
















x5

y5




ξ5













(1.35) formulaning o’ng tomonidagi barcha miqdorlar aniq bo’lib, jadvalning pastki


qiya satrida joylashgan. Biz y4 ni topamiz, demak, shu bilan y5 ham aniqlanadi.
Topilgan y5 ga ko’ra n ξ5 hf x5 , y5 ni hisoblaymiz va chekli ayirmalar jadvalini

yana bir qiya satr bilan to’ldiramiz. Keyin (1.34)da davom ettiramiz.
n  6
deb olib, hisoblashni


    1. Download 0.5 Mb.

      Do'stlaringiz bilan baham:
1   2   3   4   5   6   7




Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling