Другие формулы численного дифференцирования

Другие формулы численного дифференцирования [c.657]

Это соотношение может быть рассмотрено как нелинейная неявная разностная схема, которая включает новое неизвестное Р, и поэтому дол) (на решаться совместно с исходным уравнением (В.1.2), что делает ее прямую реализацию нерациональной. На основе приближенного представления выражения (В.1.13) можно получить самые различные-разностные схемы. Так, при P=Pf получаем явную разностную схему Эйлера (В.1.11). Методы построения других явных разностных схем на базе различных формул численного интегрирования соотношения (В.1.12) рассмотрены, например, в книге Н.С. Бахвалова [35]. Положим в выражении (В.1.13) J(X P),P) -/(АГ(,), P/+i) и используем следующую формулу численного дифференцирования [c.16]

На основе известных схем (например, двухшаговых) можно сконструировать и другие алгоритмы, обладающие погрешностью Для этого достаточно вместо традиционных формул численного дифференцирования применять оператор Л Д. [c.29]

Из формулы (5.9) следует, что значение производной функции вычисляется для середины участка значений аргумента. Значение производной функции для других точек в пределах данного промежутка определяется интерполяцией. При численном дифференцировании производная функция определяется с горазда меньшей точностью, чем заданная первообразная. При этом, в отличие от численного интегрирования, уменьшение шага дифференцирования ведет к увеличению погрешности. Поэтому для сложной функции более целесообразно определять производную, подбирая аппроксимирующий многочлен п применяя аналитические методы. [c.46]

Дифференцирование. Для того чтобы использовать распределение потенциала при траекторных расчетах, необходимо уметь вычислять все компоненты электростатического и магнитного полей. Поскольку поля связаны с потенциалом уравнениями (1.17), (1.22) и (1.13), либо уравнениями (1.12) и (1.6), задача сводится к численному дифференцированию распределения потенциала по всем координатам. В следующих двух главах мы увидим также, что и производные потенциала более высокого порядка могут понадобиться как для расчета хода лучей, так и для вычисления коэффициентов аберрации. Может показаться, что вычисление этих производных — простая задача. Многократно используя формулы (3.281) — (3.283) и (3.286), можно вычислить производные любого порядка простым вычитанием друг из друга потенциалов в соседних узлах. Однако, если вспомнить, что говорилось об этом в разд. 3.3.1.2, становится понятным, что такой процедуры следует избегать, если мы заботимся о точности. Действительно, при вычислении производной высокого порядка мы несколько раз вычитаем друг из друга разности между разностями потенциала, что неизбежно приводит к уменьшению точности по мере увеличения порядка производной. [c.170]

Методы численного дифференцирования и интегрирования основаны на приближенном представлении функций с помощью или интерполяционных полиномов или других аппроксимирующих формул, рассмотренных в гл. 1. Литература по этому вопросу весьма обширна (см. библиографию в [9], [16]). Мы ограничимся в этой главе основными результатами, представляющими наибольший практический интерес. [c.655]

Применяемый метод в точности противоположен численному дифференцированию, при котором разности функции используются для вычисления производных и даются соответствующие формулы. В настоящей задаче сначала вычисляются производные от функции, а их разности образуются для контроля. Получающаяся при этом таблица затем расширяется палево при помощи суммирования, т. е. путем последовательного сложения следующих друг за другом значений производной с некоторым начальным значением. Окончательные значения интегралов вычисляются по суммам при помощи формулы. Формулы для этой цели можно вывести, интегрируя интерполяционную формулу, в которой п рассматривается как независимая переменная. Эти необходимые формулы даны ниже в них первая сумма обозначена через f, а вторая сумма —через [c.134]

Равенство (1.3) может быть получено многими другими путями (например, из аппроксимации функции и кубическим сплайном или полиномом Эрмита). В дальнейшем соотношение (1.1), а также (1.3), будем называть формулами компактного численного дифференцирования, имея в виду достижение высокого порядка аппроксимации производных на трехточечном (компактном) шаблоне. [c.15]

Представление функций. Функцию часто представляют при помощи аналитического выражения через одну или более независимых переменных, о которых можно предположить, что они непрерывным образом изменяются в некотором интервале численных значений (бесконечном или конечном). Такая формула явным образом предписывает систему математических операций над этими переменными, при помощи которых эта функция определяется для любых частных значений переменных. Исчисление бесконечно малых занимается дифференцированием и интегрированием такого рода выражении. Другой формой задания функций является табличная форма, в которой численные значения функции заданы для некоторых определенных значений независимой переменной (или переменных). Значения независимой переменной, если имеется только одна, обычно записываются в столбец, и рядом с каждым из них располагается соответствующее значение этой функции. Такое наглядное представление называется таблицей. Независимая переменная называется аргументом. Аргумент обычно, но не всегда задается на равных интервалах разность между двумя последовательными аргументами, взятая независимо от знака, называется табличным интервалом, интервалом аргумента или просто интервалом. Когда имеются две независимые переменные, то значения одной из них (называемой вертикальным аргументом) можно написать вдоль левого поля страницы, а другой (горизонтального аргумента)—поперек страницы вверху тогда значения функции образуют прямоугольную таблицу, известную под названием таблицы с двумя входами. Таблицы с одной независимой переменной называются таблицами с одним входом. [c.120]

Метод неопределенных коэффициентов. Часто при получении формул численного дифференцирования используют другой подход — метод неопределенных коэффициентов. Он, в частности, удобен в случае неравноотстоящих узлов. Представим производную в узле Xi, / = 0, 1,. .., п, в виде [c.12]

Формулы компактного численного дифференцирования, обеспечивающие пятый порядок аппроксимации. Трехточечные формулы (4.11), свя-зьшающие значения в узлах функции и, а также значения в узлах разностных аналогов ее первых и вторых производных (с и г), содержат большее количество коэффициентов, чем аналогичные формулы, связьшающие значения функций и к д. Отсюда естественным образом возникает идея использовать эти дополнительные коэффициенты для построения таких соотношений, которые позволили бы определить д к г как аппроксимации производных функций, обладающие более высоким, чем третий, порядком аппроксимации. Если бы такие аппроксимации имели благоприятные свойства, то их использование в качестве составной части схемы для уравнения (4.8) было бы вполне разумным, поскольку процесс решения разностных уравнений оказался бы не более сложном, чем в случае схемы третьего порядка (4.10). Для уравнения первого порядка (4.1) функция и является лишней, однако может оказаться, что применеше векторных прогонок с матрицами 2X2 вместо скалярных прогонок является разумной платой за высокую точность и другие положительные свойства схемы. [c.107]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...