Matematické Fórum

Nevíte-li si rady s jakýmkoliv matematickým problémem, toto místo je pro vás jako dělané.

Nástěnka
22. 8. 2021 (L) Přecházíme zpět na doménu forum.matweb.cz!
04.11.2016 (Jel.) Čtete, prosím, před vložení dotazu, děkuji!
23.10.2013 (Jel.) Zkuste před zadáním dotazu použít některý z online-nástrojů, konzultovat použití můžete v sekci CAS.

Nejste přihlášen(a). Přihlásit

#1 06. 08. 2008 20:23 — Editoval Lena (08. 08. 2008 19:42)

Lena
Zelenáč
Příspěvky: 3
Reputace:   
 

Určení kořenu rovnice Iterační metodou

Ahoj, potřebuji pomoc s jedním příkladem do programu z "Numerických metod".

Zadání : Pomocí Iterační metody určete kořen rovnice s přesností 10^(-6):
$x^3-x-cosx=0$
Separací kořenů jsem došla k tomu, že kořen leží v intervalu <1,1 ; 1,2>.
Převedla jsem rovnici na iterační tvar podle skript "Základní numerické metody" od Zdeňka Boháče z VŠB-TU Ostrava :

$f(x)=\sqrt[3]{cosx+x}$

Dále jsem vypočetla první derivaci :

$f^,(x)=\frac{1}{3} . (cosx+x)^{\frac{-2}{3}}.(-sinx+1)$

EDITACE: derivace opravena :)

Posoudila konvergenci a její rychlost a ...a skončila. Dále s tím nehnu, vůbec nevím co s tím. Pomocí metody půlení intervalu jsem došla k názoru, že kořen rovnice je 1,159606. Pokud to pomůže, naskenuji ty tři stránky ze skript a hodím je třeba na e-disk. Můj učitel tvrdí, že se mám držet postupu ze skript, ale pro mně je ten postup naprosto nepochopitelný :-) .

Budu vděčná za jakoukoli pomoc, díky.

Lenča

Edit : Tak tady jsou ty skripta. Jsou to 3 JPG soubory, při 100% zobrazení dobře čitelné. Snad nevadí, že je to na e-disku. Kdyžtak bych vám to poslala na mejl.


Code:

http://www.edisk.cz/stahnout-soubor/19936/iter_01.jpg_334.54KB.html
http://www.edisk.cz/stahnout-soubor/67295/iter_02.jpg_471.28KB.html
http://www.edisk.cz/stahnout-soubor/94406/iter_03.jpg_506.18KB.html

Offline

 

#2 06. 08. 2008 21:08 — Editoval jelena (06. 08. 2008 22:45)

jelena
Jelena
Místo: Opava
Příspěvky: 30020
Škola: MITHT (abs. 1986)
Pozice: plním požadavky ostatních
Reputace:   100 
 

Re: Určení kořenu rovnice Iterační metodou

↑ Lena:

Zdravim :-)

ten konec postupu pravděpodobně spočívá v tom, že vezmeš "okrajovou hodnotu intervalu, kde očekáváš kořen" x_0 = 1,1 (nebo 1 - pokud bych brala, že kořen je v intervalu <1, 2> dle mého polopatického odhadu :-) a spočitaš hodotu funkce $f(x_0)=\sqrt[3]{\cos x_0+x_0}$.
Vysledek, ktery vznikne použiješ tak, že ho dosadiš do funkce f(x) a vypočteš f(x_1) atd. - vždy v dalšém kroku použiješ za x výsledek f(x) z předchozího výpočtu. V každém kroku porovnáváš vysledek vypočtu s použitou hodnotou x_n (absolutní hodnota rozdilu se musí zmenšovat, až klesne pod zadanou přesnost výpočtu $\epsilon$.

Editace: postup hodnocení chyby a rozhodnutí o ukončení výpočtu (jak uvádím) je asi hodně zjednodušený a proto doporučuji pozorně přečist přispěvek od kaja.marik

Souhlasí to s postupem ve studijním materiálu?

Bohužel, mám teď trochu málo času, ale pokud sem přidáš náhled na materiál, tak se na to ještě podívám (nebo někdo z kolegu) a to bude určitě jasné, OK?

Offline

 

#3 06. 08. 2008 21:09 — Editoval kaja.marik (06. 08. 2008 21:13)

kaja.marik
Veterán
Příspěvky: 1915
Reputace:   57 
 

Re: Určení kořenu rovnice Iterační metodou

↑ Lena:
\frac{1}{3} (cosx+x)^{\frac{-2}{3}}(-sinx+1)

Jaka iteracni metoda? Newtonova? Banachova veta o pevnem bodu?

Jestli ta druha tak definuji
f(x):=(x+cos(x))^(1/3)

a vypocitam f(1.1), to co dostanu tak zase dosadim do funkce f, atd atd .....


Takto to vypada v Maxime:
[marik@carya ~]$ maxima Maxima 5.12.99rc1 <a href=http://maxima.sourceforge.net Using Lisp SBCL 1.0.7 Distributed under the GNU Public License. See the file COPYING. Dedicated to the memory of William Schelter. This is a development version of Maxima. The function bug_report() provides bug reporting information. (%i1) f(x):=(x+cos(x))^(1/3)$" class="tex" onclick="zkopirujTex(this.alt, 'm')" title="kopírovat do textarea">

(%i2) f(1.1);
(%o2)                          1.158188840648284
(%i3) f(%);
(%o3)                          1.159576785440382
(%i4) f(%);
(%o4)                          1.159605564343241
(%i5) f(%);
(%o5)                          1.159606159033832
(%i6) f(%);
(%o6)                          1.159606171321716
(%i7) f(%);
(%o7)                          1.159606171575616
(%i8) f(%);
(%o8)                          1.159606171580862
(%i9) f(%);
(%o9)                          1.159606171580971
(%i10) f(%);
(%o10)                         1.159606171580973
(%i11) f(%);
(%o11)                         1.159606171580973
(%i12) f(%);
(%o12)                         1.159606171580973


Editace: Tak jsem rad ze jsem se shodl s Jelenou, ktera je opet rychlejsi :)

---------------------------------------------------------------
Také tam seděl s maminkou asi tak veliký hošík jako Kája a tolik naříkal! Maminka pořád říkala: „Bolí tě zoubečky, chudinko, viď, bolí. Bojíš se, viď?“ A hošík plakal ještě víc. Kája se k němu postavil: „Chudinka nejsi, když jsi kluk. To jenom holky jsou chudinky. Bolí tě zoubek? Tak pan doktor vezme stříbrné kleštičky, zaškrtí bolesti krček a budeš mít pokoj.“
A hošík přestal plakat.

Offline

 

#4 06. 08. 2008 21:32

jelena
Jelena
Místo: Opava
Příspěvky: 30020
Škola: MITHT (abs. 1986)
Pozice: plním požadavky ostatních
Reputace:   100 
 

Re: Určení kořenu rovnice Iterační metodou

↑ kaja.marik:

Zdravím Vás :-)

To jsem rada, že se shodneme.

Ale to naše čtení na pokračování ... - doufám a moc Vám přeji, a? je trochu pozitivnější a co nejdřiv :-)

Offline

 

#5 06. 08. 2008 21:40 — Editoval kaja.marik (06. 08. 2008 22:34)

kaja.marik
Veterán
Příspěvky: 1915
Reputace:   57 
 

Re: Určení kořenu rovnice Iterační metodou

↑ jelena:
Taky zdravim Jeleno, velice se omlouvam ale nezda se mi to urcovani chyby.

Ve vetsine pripadu ten odhad chyby pomoci vzdalenosti dvou postupnych sproximaci (jak pisete) asi staci, ale jestli chceme byt uplne presni, tak existuje vzorec ktery rika, jak souvisi vzdalenost mezi dveme postupnymi aproximacemi se vzdalenosti od toho pevneho bodu, ktery hledame.

Tusim ze se to odvozovalo z nejakeho odhadu pouziteho v dukaze Banachovy vety a z trojuhelnikove nerovnosti. A figuruje tam i ta konstanta Lipschizovskosti, kterou asi tazatelka zjistovala z te derivace. Mozna ten vzorec je v tech skriptech podle kterych studuje. Ve skriptech prof. Dosle na netu to neni, vim ze to je treba ve Smartove knize o pevnych bodech, ale tu asi k dispozici mit nebude.

Edit: tak mi to nedalo a zagooglil jsem , je to hned prvni odkaz na frazi "banach fixed point theorem error estimate". Theorem B, vzorce (3) a (4), jeden nam umozni odhadnout kolik kroku je potrebna udelat po prvni iteraci a druhy dava do souvislosti vzdalenost sousednich aproximaci se vzdalenosti od skutecneho reseni.

A jeste treba nekoho zaujme tohle (ja to slysim prvne, je to jeden z dalsich odkazu v googlu): I would just like to remark that (at least in Italy) this is known as the Banach-Caccioppoli fixed point theorem.

-------------------------------------------------
Kája obléká nedělní kalhotky. Jsou mu už tuze krátké. „Tyhle už, maminko, budete muset schovat, až zas budu malý.“

Offline

 

#6 06. 08. 2008 22:42 — Editoval jelena (10. 08. 2008 00:48)

jelena
Jelena
Místo: Opava
Příspěvky: 30020
Škola: MITHT (abs. 1986)
Pozice: plním požadavky ostatních
Reputace:   100 
 

Re: Určení kořenu rovnice Iterační metodou

↑ kaja.marik:

Určite budete mít pravdu - vybavila jsem postup, který mám zažitý a asi je silně zjednodušeny (hlavně v posuzování chyby - ale nevím, zda jsem kdy slyšela něco jiného) - a asi těžko budu znat něco nad rámec vyučovaný na VUT:
http://mathonline.fme.vutbr.cz/Reseni-n … fault.aspx

Samotny postup iterace mám, doufám, dobře, posouzení chyby raděj edituji (třeba kolegyně přidá náhled na materiály, a? se přiučím :-)

Děkuji za upozornění :-)

Materialy: http://homel.vsb.cz/~kuc14/textyNM/kap2.pdf

http://www.matematika.educato.cz/vyuka/ … metody.pdf

Offline

 

#7 08. 08. 2008 19:39

Lena
Zelenáč
Příspěvky: 3
Reputace:   
 

Re: Určení kořenu rovnice Iterační metodou

Díky vám oběma. Přidala jsem nahoru naskenované stránky ze skript. Pokud mi k tomu ještě cokoli poradíte, budu vám vděčná. O víkendu se podívám na postup od Jeleny. Bohužel, postup od kaji.marika je nad mé současné schopnosti a znalosti. Studuji povrchové dobývání a předmět "Numerické metody a statistika" je v našem studiu doslova do počtu. Proto jsou mé znalosti z této části matematiky spíše NEznalostmi. Chybí mi i pevný základ z matematiky,  ale to jsem snad ani neměla říkat nahlas...stydím se ;-) .

Offline

 

#8 08. 08. 2008 21:43

jelena
Jelena
Místo: Opava
Příspěvky: 30020
Škola: MITHT (abs. 1986)
Pozice: plním požadavky ostatních
Reputace:   100 
 

Re: Určení kořenu rovnice Iterační metodou

↑ Lena:

Zdravím, je to zcela srozumitelné - zřejmě se požaduje použit zjednodušenou variantu, kterou popisuji.

↑ kaja.marik: to má obdobně co do výpočtu, ovšem hodnocení chyby není takové (hm, nevím, jak to správně označit - zjednodušené, asi), jak požaduji u vás a jak umím použit.

Já bých to napsala přesně v označení, jak je uvedeno ve vašich materiálech a pošlu mailem. Tady to nevystavím - bylo by to moc polopatické a ještě bych dostala řadu opravněných napoměnutí od místních opravdových matematiků.

Alespon vidí, jak to chodí u techniků, co už (i když si věřím, že pevný základ z matematiky snad mám a budu se snažit upevnit  pomocí materiálu, na který se odkazuje kaja.marik, děkuji :-).

OK?

Offline

 

#9 10. 08. 2008 10:44 — Editoval Lena (10. 08. 2008 10:46)

Lena
Zelenáč
Příspěvky: 3
Reputace:   
 

Re: Určení kořenu rovnice Iterační metodou

↑ jelena:

Tisíceré díky Jeleno,

poštovní holub doručil tvé materiály v pořádku, program už je opravený a odeslaný...konečně. Tvůj postup byl opravdu polopatický a pochopitelný i pro matematické zelenáče :-) . Ještě jednou díky. Je super, že existuje místo, kde človíčku ztracenému v matematickém světě nezištně pomůže partička Einsteinů. Možná založím podobné fórum pro nás, těžaře. Abychom i my měli místo, kde se budeme moci bavit o nových trendech na poli vrtacích souprav, pásových dopravníků, trhavin a podobně. :-D

Offline

 

#10 10. 08. 2008 12:43

jelena
Jelena
Místo: Opava
Příspěvky: 30020
Škola: MITHT (abs. 1986)
Pozice: plním požadavky ostatních
Reputace:   100 
 

Re: Určení kořenu rovnice Iterační metodou

↑ Lena:

Zdravim :-)

děkuji za zprávu a za pochvalu - doufám, že to výpočet bude dostačujicí - ale pokud náhodou nebude úplně OK, tak se určitě ozví, vylepším :-).

Jinak problematika povrchového dobyvání je naše :-) - akorat já jsem ještě pořad u lopat, ale je tu na foru skupina opravdových matematických odborníků, co "vrtá" (do mých výkladů určitě a jsem za to vděčna :-), no a trhaviny - to take něco se řešilo :-)

Hezký den :-)

Offline

 

#11 26. 08. 2008 12:04 — Editoval kaja.marik (26. 08. 2008 12:39)

kaja.marik
Veterán
Příspěvky: 1915
Reputace:   57 
 

Re: Určení kořenu rovnice Iterační metodou

↑ jelena:
mam pripominky k tomu odkazu na skripta pani Mosove -  http://www.matematika.educato.cz/vyuka/ … metody.pdf .
Podle mne veta 4.1, kterou tady pouzivame, neplati v tom tvaru, jak to tam je uvedeno. Chybi tam predpoklad ze funkce phi zobrazuje interval [a,b] do sebe.

Offline

 

#12 27. 08. 2008 23:04

jelena
Jelena
Místo: Opava
Příspěvky: 30020
Škola: MITHT (abs. 1986)
Pozice: plním požadavky ostatních
Reputace:   100 
 

Re: Určení kořenu rovnice Iterační metodou

↑ kaja.marik:

Zdravím Vás :-)

Určitě neposoudím teoretické předpoklady jednotlivých metod, jak je to uvedeno v odkazovaných materiálech.

Nějakou zmínku ohledně pevného bodu paní Mosová má, ale jestli to je zmínka dostatečná, to neposoudím.

A materiály VUT a VŠB už se zdají být v porádku?? (na můj pohled jsou dostatečně polopatické :-) - pokud bych měla někomu doporučovat?

I když si myslím, že z numerických metod, jelikož se to docela dobře cvičilo a také se to používalo při výpočtech, tak zůstane slušně zafixován samotný postup, ale teoretické předpoklady, to je asi horší - zůstává zdůvodnění, proč a kdy se metoda používá, pak posouzení, zda funkce phi je vytvořena "dobře" co se tyče definičního oboru a oboru hodnot, zda při dosazování hodnot x se přibližuje rychlé nebo se oddaluje, ale to je tak všechno.

Offline

 

#13 28. 08. 2008 11:03 — Editoval kaja.marik (28. 08. 2008 11:04)

kaja.marik
Veterán
Příspěvky: 1915
Reputace:   57 
 

Re: Určení kořenu rovnice Iterační metodou

↑ jelena:
Napriklad funkce y=4 na intervalu <0,1> podle mne splnuje vsechny podminky te vety ze skript pani Mosove, ale presto rovnice x=4 nema na intervalu <0,1> reseni.
Tohle je takovy trivialni pripad, ale jestli se mame doiterovat k pevnemu bodu, tak
1. musime mit kam se doiterovat
2. funkce musi byt kontrakce (v praxi vetsinou overujeme silnejsi podminku na derivaci)

No a v tech skriptech prave ta prvni podminka neni osetrena, protoze mam podminku jenom na derivaci a tuto podminku splnuje i kazda funkce, ktera se posune nehoru nebo dolu. Podminka s derivaci zustane v patnosti, ale pevny bod muze uplne zmizet.

Koukal jsem na ty materialy od puvodni tazatelky, a tam ta podminka ze se interval zobrazuje sam do sebe je uvedena hned na zacatku vety 2.9. Jenomze ta podminka se nekdy muze dost spatne overovat, tak jsem se schvalne koukal i dal, a videl jsem ze v priklade 2.11 tuto podminku ani neoverovali. Podle me by na jednoduchy dukaz, ze je pouziti metody korektni, stacilo overit ze

1.   f(a)>a   a    f(b)<b
2.   derivace je v absolutni hodnote odrazena od jednicky (to je ta podminka na supremum derivace, kterou maji i na VSB i Mosova)

druha podminka zajisti, ze funkce je kontrakce a obe podminky dohromady zajisti, ze funkce zobrazuje interval <a,b> do sebe.  Takze vlastne pribyva jenom overeni dvou nerovnosti, ktere jde asi navic casto videt z obrazku.

Ty skripta z VSB se mi take zdaji v poradku. Jenom se mi nelibi ze tam jsou same ikonky a kontrolni otazky, ale chapu ze to tak je moderni a Evropskych strukturalnim fondum se to tak libi :)
V dukaze vety 2.4.1 tam vlastne pouzivaji ty nerovnosti f(a)>a   a    f(b)<b  (v jinem oznaceni).

Offline

 

Zápatí

Powered by PunBB
© Copyright 2002–2005 Rickard Andersson