Главная » Просмотр файлов » Shampine, Allen, Pruess - Fundamentals of Numerical Computing

Shampine, Allen, Pruess - Fundamentals of Numerical Computing (523185), страница 51

Файл №523185 Shampine, Allen, Pruess - Fundamentals of Numerical Computing (Shampine, Allen, Pruess - Fundamentals of Numerical Computing) 51 страницаShampine, Allen, Pruess - Fundamentals of Numerical Computing (523185) страница 512013-09-15СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 51)

while= -10800.Because the relative error in s is related to therelative error in c by a factor that is the square ofthat arising for absolute errors, conclusions aboutthe usefulness of the scheme for the various θ areessentially the same as for absolute errors.1.9 In four-digit decimal chopped(0.8717 + 0.8719)/2 = 1.743/2 = 0.8715, infour-digit decimal rounded the midpoint is1.744/2 = 0.8720; neither of these is even insidethe desired interval.

A good alternative is tocompute h = b - a and then the midpoint isa + h/2. For this example, we get h = 0.0002000and the midpoint is 0.8718, the exact value.1.17 Usesin nx = sin(1 + n- 1)x= sin x cos(n - 1)x + cos x sin(n - 1)xandcos nx = cos(1 + n - 1)x= cos x cos(n - 1)x - sin x sin(n - 1)x.Then255Next256ANSWERS TO SELECTED EXERCISES2.5 (a)andHence,(c)Exercise Set 2.1 (Page 42)2.1 (a) nonsingular; x1 = -1, x2 = 1/2, x3 = 3(c) singular (but consistent)(e) singular (but consistent)2.3 RE = 223, RA = 177, Ch = 56.7607,Dh = -56.7607, Cv = 29.3397, Dv = -252.340,Bv = -147.660, Bh, = 56.7607Exercise Set 2.2 (Page 48)2.4 (a) x1 = 9, x2 = -36, x3 = 30(c)so x3 = 220, x2 = -230, and x1 = -37.(e) x1 = 500/9, x2 = -2500/9, x3 = 2300/9Exercise Set 2.3 (Page 61)2.7 r = (0.000772, 0.000350) ands = (0.000001, -0.000003), so the more accurateanswer has the larger residual.2.9 (a) The uncertainty in each xi is ± ||x| times theright side of the Condition Inequality, that is,±0.0075386.Exercise Set 2.4 (Page 63)2.11 Factor/Solve produces the exact answersR1 = 51.67, R2 = 26.66, and R3 = 31.67 withminor perturbations at the roundoff level.

Thevalue of COND is 1.50.2.13 COND = 1.438E+42.15 COND = 112.9; for V = 50 we havev = (35, 26, 20, 15.5, 11, 5) with minorperturbations at the roundoff level.ANSWERS TO SELECTED EXERCISES2.17 (a) COND = 6.44For exact data the answers are very reliable;however, if the entries in A are known only to±0.0005 and those in B to ±0.005, then from thecondition number inequalitywhere Xk is the kth column of X. For example,when k = 1 we have ||∆Xk||/||Xk|| < 0.018. Inparticular, x21 is probably incorrect; it certainlymakes no sense physically.(c) The analog of (2.27) here isFor this problem, α23 is much smaller than theother entries, but the rest are about the same.

Thex3 values are most sensitive to changes in b sincethe third row of A-1 contains the largest entries.When b11 is changed to 1.43, that is,∆ b11 = -0.01, then x21 = 0.016; hence,∆ x21 = 0.03 α21 ∆b11 as predicted by the theory.257Exercise Set 3.1 (Page 89)3.1 No, coefficients of higher degree terms may bezero. For example, for the dataxi = i, yi = 2i, 1 < i < 4, the interpolatingpolynomial is clearly P4(x) = 2x which has degreeonly 1.3.3interpolates (1,2), (2,4), and (3,c) for any c. Theformula for P3(x) simplifies toso that we get exact degree 2 as long as c 6. Thisdoes not contradict Theorem 3.1 since the degreeof P2 is too large for that theorem.3.5 The standard algorithm requires 1 + 2 + ··· + N - 1multiplications for a total of N( N - 1)/2.

Thenested version requires only N - 1.3.7Exercise Set 2.5 (Page 72)2.19 There are n - 1 divisions for the elimination and nfor each b; there are n - 1 multiplications for theelimination and 2n - 2 for each b. Hence, there is atotal of (m + 1)n - 1 divisions and (2m + l)(n - 1)multiplications. The number ofadditions/subtractions equals the number ofmultiplications.Miscellaneous Exercises for Chapter 2 (Page79)(0.5500E-5, -0.l653E-3, -0.3717E-5,-0.4737E-4, 0.3714E-4, -0.1212E-3,0.6434E-4, 0.6362E-4) and COND = 18.01.Then = (-0.6190, -0.9217E-l, 0.1202E-1,0.3714, 0.2720, -0.7209E-2, -0.1325, -0.4654,0.1656, -0.1421).2.23 (a) det A = 1,500,000Near the ends of the interpolating points w9(x) islarge in magnitude, for example,-w9(0) = w9(10) = 362,880.

In the middle, forexample, w(5.5) = 193.80, it is smaller.3.9 H(xn) = a = fn, H´(xn) = b = f´n,H(xn+l = a + bh + ch2+ dh3 =fn + hf´n + [3(fn+1 - fn) - 2hf´n - hf´n+1] + [hf´n +hf´n+1 - 2(fn+1 - fn)] = fn+l. Similarly,H´(xn+l) = f´n+1.2.21Exercise Set 3.2 (Page 93)3.11 The errors on [-5,5] are diverging, but they appearto be converging in [- 1,1]. These data came froma sample of 1001 points.258ANSWERS TO SELECTED EXERCISESX33753625387541254375462548753.13f(x)0.4000.4490.7690.7500.3150.1440.252S(x)0.4470.4240.7410.7410.3160.1370.2623.25Error increases as N does.Exercise Set 3.3 (Page 98)3.15 (a) P4(x) =f63200800200010000(a)SA(f)0.0700.0700.3590.3400.9350.9842.8702.79653.478 54.761(b)S0.0700.3430.9592.83554.343The results from (b) are better than those from (a)but neither is especially accurate (particularly forlarge f ) .3.27 Using all the data but those at{21, 22.6, 22.8, 23.0, 23.2, 23.4} produces an S(x)for whichHenceExercises for Section 3.5 (Page 115)3.17Henceas before.3.21 For S´´(x1) = f´´(x1) use c1 = f´´(x1); forS´´(xN) = f”(xN) use cN = f´´(xN).3.23 The results for S(x) are the same (to the displayeddigits) for the three different sets of {xi}.x21.022.622.823.023.223.4Exact503550565590860944S(x)500548570570767966This is good for small x, but deteriorateseventually.

For this choice of interpolating pointsthere are 10 sign changes in the {ci} sequenceindicating 10 inflection points, not 1. Hence, theremust be a lot of undesired oscillation; however, agraph of S(x) would show that, for the most part,the amplitudes of the oscillations are small enoughto not be visible.3.31 S´ = 0 in [xn,xn+I] if and only ifbn + 2c n( z - xn) + 3d n( z - xn)2 = 0 forxn < z < xn+1.

Using the quadratic formula thisreduces to the statement in the text. Checkingbnbn+1 < 0 will not detect all zeros of S´, since S´ANSWERS TO SELECTED EXERCISES259(a piecewise quadratic) may have two zeros in aparticular [x n ,x n +l] and consequentlyS´(xn)S´(xn+l) > 0.3.33 For the data used in Exercise 3.15, the resultingS(x) had a local maximum at (4001.3, 0.8360), andlocal minima at (3514.9, 0.3811) and(4602.5, 0.1353).3.35 For the choice of the 12 data points inExercise 3.20, there was one critical point atre = 5.5544 for which S(re) = -12.036; therewere two inflection points at (6.199, -8.979) and(9.685, -0.6798).

The second inflection point isspurious.Exercises for Section 3.6 (Page 127)3.37 The four coefficients are4.5 (a) There are many possible brackets; here π/2 andπ were used.(c) x3 = 1.928478 and x4 = 1.897313(e) B = 1.8954944.7 Let ε = max(ε0 ,ε 1) < 1. Then εi < εδi, whereFor i = 0, δ0 = 1, so ε0 = ε. Assume thatε n-1 < εn-1 ; thena = f11b = (f 2 1 - f 1 1 )/(x2 - x1)But, after some algebra,c = (f 1 2 - f 1 1)/( y2 - y1)d = (f 1 1 + f 2 2 - f 1 2 - f 2 l )/[(x2 - x1)(y 2 - y 1).Miscellaneous Exercises for Chapter 3 (Page132)3.39 {ti} = {0.00, 1.54, 2.81, 3.65, 4.49, 5.23, 5.78,6.13, 6.46, 6.76, 7.00}.

The graph is a spiral in thexy plane.hence εn < εδn, which, by induction, gives thedesired result.Exercise Set 4.2 (Page 152)4.9 (a) One step of the bisection method reduces thewidth of a bracket by a factor of 2, so n stepsreduce the width by 2N. To get from a width of1010 to one of 10-5 then requiresExercise Set 4.1 (Page 149)4.1 If a given F(x) has residual ε at x = r, then thescaled function f(x) = MF(x) has residual Mε atx = r. Hence, a small residual (ε) can be scaled upby a large M while a large residual can be scaleddown by a tiny M; consequently, a single residualtells us very little about accuracy.4.3 (a) The next bracket is [0.5, 1.0], the second is[0.75, 1.0], and the third is [0.75, 0.875].(c) Newton’s method:or N > 15 log 10 / log 2 = 49.8 50.

Technically,this is the number of midpoint evaluations required;you may want to add two more to get the functionvalues at the endpoints of the initial bracket.(b) The worst case for Zero is four wasted secantiterations for every three bisections. Hence260ANSWERS TO SELECTED EXERCISESExercise Set 4.3 (Page 155)There is also an answer (0.2114, -0.4293, 0.0623).4.10 (a) The output B = 0.7853982, Flag = 0, Residual= -2.1E - 11, and there were 7 calls to the ffunction. There was just one root in [0,1] whichZero found quickly and accurately.(d) The output B = 0.8000003, Flag = 0, Residual= 5.3E - 46, and there were 44 calls to the ffunction.

The high multiplicity root isill-conditioned, yet, with this form off, Zero wasable to compute it accurately after many functionevaluations. The small residual is in accord withthe flatness of the graph at the root.(h) There is no root in the input interval [0, 1]; Zerocorrectly reported the lack of a bracket through theFlag = -2 value.4.11 C = 633.162 and T = 353.8784.13 The three smallest positive roots are 1.30654,3.67319, and 6.58462.4.15 There are two roots: one at T = 456.9975, theother at T = 12,733.77 is physically dubious.4.17 With f(k) = ω0 ln(1 + k)/(1 - k) - 2k, it is easilyseen that f(-k) = -f(k), f(0) = 0, f(1-) =and f´´(k) > 0 on [0,l), so the mathematicalconclusions follow. The three k values are 0.99933,0.95750, and 0.77552.4.19 E = 1.1903E- 11Miscellaneous Exercises for Chapter 4 (Page167)4.27x0.10.20.30.40.5t0.6565781.2360001.9184482.6941803.5565554.31 (a) The expression for a0 follows from a0 = P(0)and the factorization of P(x).

Характеристики

Тип файла
PDF-файл
Размер
3,99 Mb
Тип материала
Учебное заведение
Неизвестно

Список файлов книги

Свежие статьи
Популярно сейчас
Как Вы думаете, сколько людей до Вас делали точно такое же задание? 99% студентов выполняют точно такие же задания, как и их предшественники год назад. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6312
Авторов
на СтудИзбе
312
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее