Название: Решение систем нелинейных алгебраических уравнений методом Ньютона
Вид работы: реферат
Рубрика: Информатика и программирование
Размер файла: 25.18 Kb
Скачать файл: referat.me-134220.docx
Краткое описание работы: Модифицированный метод Ньютона при заданных начальных условиях, где задаётся погрешность вычисления. Вычисления корня уравнения при помощи программы. Построения графика зависимости приближений двух координат, при котором задаются промежутки и константы.
Решение систем нелинейных алгебраических уравнений методом Ньютона
Решение систем нелинейных алгебраических уравнений методом Ньютона
РЕФЕРАТ
Пояснительная записка: 44 с., 14 рис, 2 таблицы, 3 источника, 4 прил.
Данный продукт представляет собой программу, позволяющую решать СНАУ:
F1(X1
, X2
, X3
)=0,5arctg(X1
+X2
)+0,2ln(1+X2
1
+ X2
2
+X2
3
)-0,05(X1
X2
-X1
X3
-X2
X3
)+85X1
-20X2
+35X3
-99;
F2(X1 , X2 , X3 )=5arctg(X1 +X2 +X3 )-25,5X1 +19,5X2 -15,5X3 +15;
F3(X1 , X2 , X3 )=-0,3cos(X1 -2X2 +X3 )+0,5exp(-0,25(X2 1 +X2 2 +X2 3 -3))-44,75X1 +20,25X2 +5,25X3 +18.
Модифицированным методом Ньютона при заданных начальных условиях, где задаётся погрешность вычисления. Кроме вычисления корня уравнения, существует возможность построения графика зависимости приближений двух координат решения. При построении графика задаются промежутки и константы. Программа может использоваться как наглядное пособие для студентов высших учебных заведений.
В программе реализуются:
1) работа с BGI графикой;
2) работа с файлами.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Постановка задачи
1.1. Цель создания программного продукта
1.2. Постановка задачи
2. Математическая модель
3. Описание и обоснование выбора метода решения
4. Обоснование выбора языка программирования
5. Описание программной реализации
1 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
1.1 Цель создания программного продукта
Главной целью работы является разработка программы способной решать СНАУ трёх переменных модифицированным методом Ньютона, что должно являться пособием для студентов высших учебных заведений в снижении ненужной нагрузки, связанной с многочисленными массивами вычислений.
1.2 Постановка задачи
В данном программном продукте необходимо реализовать решение СНАУ:
0,5arctg(X1
+X2
)+0,2ln(1+X2
1
+ X2
2
+X2
3
)-0,05(X1
X2
-X1
X3
-X2
X3
)+85X1
-
-20X2 +35X3 -99;
5arctg(X1 +X2 +X3 )-25,5X1 +19,5X2 -15,5X3 +15;
-0,3cos(X1 -2X2 +X3 )+0,5exp(-0,25(X2 1 +X2 2 +X2 3 -3))-44,75X1 +20,25X2 +
+5,25X3 +18.
Начальным приближением (X0 ) должны служить X1,0 =0, X2,0 =0, X3,0 =0. Необходимо ввести точность (ξ) вычисления корня системы уравнений, ограниченную размером (не менее 0,00001). После вычислений с заданной погрешностью возникает множество приближений к корню, последнее из которых будет считаться корнем. После нахождения корня СНАУ и приближений к нему, необходимо построить график зависимости двух любых компонент решения (например, X1 и X3 ). Для этого третья компонента решения (X3 ) принимает значение константы. Необходимо указать какая функция будет участвовать в построении графика (например, F1 ), а также определить промежутки изменения обеих компонент решения (например, [X1 min ; X1 max ] и [X3 min ; X3 max ]).
2 МАТЕМЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ
Общий вид решения системы нелинейных арифметических уравнений имеет вид:
F1
(X1
,…,Xn
)=0
…
Fn(X1 ,…,Xn )=0
, где Fi
– функция n переменных.
Решением СНАУ является вектор X=(X1 ,…,Xn ), при подстановке компонент которого в систему каждое её уравнение обращается в верное равенство.
При n=3 – точка пересечения трёх поверхностей.
Модифицированный метод Ньютона – один из методов, применяющихся для нахождения корня СНАУ. Модифицированный метод Ньютона предполагает наличие начального приближения X0 . Суть метода заключается в построении последовательности точек X0 , …, Xn , сходящихся к решению.
Рекуррентная формула имеет вид:
Xk
+1
=Xk
+W(X0
)-1
F(Xk
), где W(X0
)-1
– обратная матрица частных производных уравнений системы уравнений (якобиан I-1
) от начального приближения X0
, а F(Xk
) – вектор значений функций СНАУ вектора приближения к корню X, высчитанном, на предыдущем шаге.
Условием окончания выполнения приближений является шаг, на котором k-норма (в данном случае), т.е √F2 2 (Xn +1 )+ F2 2 (Xn +1 )+ F2 2 (Xn +1 ), меньше определённой погрешности (ξ):
√F2 2 (Xn +1 )+ F2 2 (Xn +1 )+ F2 2 (Xn +1 ) < ξ.
3 ОПИСАНИЕ И ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА МЕТОДА РЕШЕНИЯ
Для решения СНАУ был выбран один из численных методов, который называется модифицированным методом Ньютона.
По сравнению с методом Ньютона модифицированный метод Ньютона сходится дольше, но имеет более простой алгоритм реализации, следовательно, проще реализуем программно на языке программирования.
4 ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ЯЗЫКА ПРОГРАММИРОВАНИЯ
Реализация поставленной задачи совершается на языке программирования Borland C++ version 3.1.
Система программирования Borland C++, разработанная американской корпорацией Borland, остаётся одной из самых популярных систем программирования в мире. Этому способствует простота лежащая в основе языка программирования C, а также поддержка графического и текстового режимов, что делает Borland C удачным выбором для реализации практически любого программного продукта.
Похожие работы
-
Построение графиков функций. Решение нелинейных уравнений и систем нелинейных уравнений
Методика и основные этапы построения ранжированных переменных, сферы и особенности их практического применения. Порядок построения графиков в декартовой системе. Приведение примеров решение нелинейных уравнений и их систем при помощи решающего блока.
-
ЭВМ с использованием математического пакета MathCad в среде Windows 98 для решения дифференциального уравнения n-го порядка
Решение дифференциального уравнения N-го порядка методом интегрирования при помощи характеристического уравнения, методом интегрирования и операторным методом для значений аргументов при заданных начальных условиях и нулевых уравнения 4–го порядка.
-
Решение нелинейных уравнений
ЧИСЛЕННОЕ . 1п. Общий вид нелинейного уравнения F(x)=0 Нелинейные уравнения могут быть двух видов: Алгебраические anxn + an-1xn-1 +… + a0 = 0 Трансцендентные- это уравнения в которых х является аргументом
-
Решение системы нелинейных уравнений
Теоретическая часть. В данной расчетно-графической работе (далее РГР) требуется составить программу для решения системы нелинейных уравнений методом последовательной итерации
-
Расчетно-графическая работа
§1. ЧИСЛЕННОЕ РЕШЕНИЕ НЕЛИНЕЙНЫХ УРАВНЕНИЙ. 1п. Общий вид нелинейного уравнения F(x)=0 Нелинейные уравнения могут быть двух видов: Алгебраические
-
Метод касательных (метод Ньютона)
Содержание Содержание 1 Используемая литература 1 Метод Ньютона (касательных). 2 Описание 2 Блок-схема алгоритма 3 Листинг программы 4 Результаты работы программы 6
-
Моделирование структурных схем в среде SIMULINK пакета MATLAB
Практические навыки моделирования структурных схем в среде SIMULINK пакета MATLAB. Построение графиков функций в декартовой системе координат. Решение систем линейных и нелинейных уравнений. Работа с блоками Sum, Algebraic Constraint, Gain, Product.
-
Итерационные методы решения нелинейных уравнений
Решение нелинейных уравнений методом простых итераций и аналитическим, простым и модифицированным методом Ньютона. Программы на языке программирования Паскаль и С для вычислений по вариантам в порядке указанных методов. Изменение параметров задачи.
-
Решение нелинейных уравнений
Сравнительный анализ итерационных методов решения нелинейных алгебраических и трансцендентных уравнений. Простейший алгоритм отделения корней нелинейных уравнений. Метод половинного деления. Геометрический смысл метода Ньютона. Метод простой итерации.
-
Нахождение корней уравнения методом Ньютона (ЛИСП-реализация)
Определение недостатков итерационного численного способа нахождения корня заданной функции (метод Ньютона). Рассмотрение основ математического и алгоритмического решения поставленной задачи, ее функциональной модели, блок-схемы и программной реализации.