Koshi masalasining ko’p qadamli ayirmali metodlar


Adamsning interpolyasion metodlari


Download 0.5 Mb.
bet4/7
Sana25.04.2023
Hajmi0.5 Mb.
#1397539
1   2   3   4   5   6   7
Bog'liq
Ro\'zmetova Maryamjon 151-matematika.pdf.

Adamsning interpolyasion metodlari. Yuqorida Adamsning interpolyasion metodi




yn yn1 hbmi fni
i0
(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

i1
mi k  1
m0 mi

m
i0

Sistemadan topiladi. Bunda metodni hosil qilamiz:
m 1
uchun approksimasiya tartibi ikki bo’lgan

yn y


n1

  • h f

2 n
fn1
, 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


n1

  • h 5 f

12 n

  • 8 f

n1
fn2
, p  3;

yn y
n1
h 9 f
24 n
 19 f


n1

  • 5 f

n2
fn3
, p  4;

yn y
n1
h


720
251 fn
 646 f


n1
 264 f


n2
 106 f


n3
 19 f


n4
, p  5;

yn y


n1

  • h

1440
475 fn
 1427 f


n1
 798 f


n2
 482 f


n3
 173 f


n4
 27 f


n5
, 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:

ys1 3h
f x
, ys  F ,

n 8 n n n
(1.37)

Fn y


n1
h 19 f x
12


n1
, yn1
 5 f x


n2
, yn2  
f x


n3
, yn3 ,

bu yerda s -iterasiya nomeri. Dastlabki yaqinlashish
0

y
n
sifatida Adamsning

uchinchi tartibli oshkor metodi yordamida topilgan yechimni olish mumkin, ya’ni


n
y0 y


n1
h 23 f x
12


n1
, yn1
  16 f x


n2
, yn2
  5 f x


n3
, yn3
.


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


k
qilishni ko’ramiz, buning uchun (1.21) formulada
q  1deb olamiz. U holda

uxn
  ux


n1
  h
b1ux


n1 j
1

 R
n,k
ux


n1
  hm b* ux


nj

*


 R

,
n,m
(1.38)


mj
j1 j0


kj
bu yerda
m k  1,b*
i

b
m1, j1
*

, R
n,m
n,m1 .


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  1m
jj
, j  0,1...,m,
(1.39)

* hm2
m2


1
Rn,m m  1!u
ξt  1t...t m  1dt.
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)

j0
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

m1

m
yn yn1 hb* 1, j fnj
(1.42)

j0
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 , xnm1,...,xn1,
(1.42) formulada esa
xnm1, xnm2 ,...,xn1, xn
Tugunlardan foydalanilgan.
(1.43)

(1.44)


Ma’lumki, ux funksiyani xn1, xn
oraliqda (1.43) tugunlar yordamida

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,m1
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



n1
n 2 n1 12
n2 24
n3
720
n4
160
n5

863

m1
60480
6 ξn6
 ... c*
m1 ξnm1,

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
m3 *

h c
m2
um3 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)

n1 n 2 n1 12
n2 24 n3
720
n1

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:



x

y

y

ξhf

ξ

2 ξ

3ξ

4ξ

x0

y0




ξ0



















y0




ξ0










x1

y1




ξ1




2 ξ0













y1




ξ1




3 ξ0




x2

y2




ξ2




2ξ1




4ξ0







y2




ξ2




3ξ1




x3

y3




ξ3




2ξ2




4ξ1







y3




ξ3










x4

y4




ξ4




2ξ3

3ξ2










y4




ξ4










x5

y5




ξ5













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
y114 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
ξ1 ξ0
bo’lsa, u holda
ξ1 ga ko’ra (1.49)

5 5 5
ayirmalarning yangi

ξ1,ξ1,2 ξ1, 3 ξ1,4 ξ1
(1.50)

5 4 3 2 1

5
qiymatini ketma-ket quyidagi formulalar yordamida hisoblaymiz:


4
ξ1
ξ1
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.


4

5
Agar
y2 y1bo’lsa, u holda y5 y2 eb olamiz. Aks holda iterasiyani davom

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.

    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