4-Misol. Quyidagi uch noma’lumli uchta nochiziqli tenglamalar sustemasini Nyuton usuli bilan yeching:
140
f1x, y 0.1 x2 2 yz x 0;
f2 x, y 0.2 y2 3xz y 0,
f3 x, y 0.3 z2 2xy z 0.
Yechish. Misolni Maple dasturida yechamiz. Yakob matritsasini tuzamiz:
>restart; with(LinearAlgebra): f1:=0.1-x0^2+2*y0*z0-x0;
f1 := 0.1 x02 2 y0 z0 x0
f2:=-0.2+y0^2-3*x0*z0-y0; f2 := 0.2 y0 2 3 x0 z0 y0 f3:=0.3-z0^2-2*x0*y0-z0;
f3 := 0.3 z02 2 x0 y0 z0
f1x:=diff(f1,x0); f1y:=diff(f1,y0); f1z:=diff(f1,z0); f2x:=diff(f2,x0); f2y:=diff(f2,y0); f2z:=diff(f2,z0); f3x:=diff(f3,x0); f3y:=diff(f3,y0); f3z:=diff(f3,z0); A:=<,
, >;
2 x0 1 2 z0 2 y0
A := 3 z0 2 y0 1 3 x0
2 y0 2 x0 2 z0 1
# Ildizga yaqin bo‘lgan boshlang‘ich yaqinlashishni tanlaymiz:
x0:=0: y0:=0: z0:=0: A:=A;
-1 0 0
A := 0 -1 0
0 0 -1
A1:=A^(-1);
-1 0 0
A1 := 0 -1 0
0 0 -1
|
f:=;
0.1
f := -0.2
0.3
X0:=:
X:=Add(X0,(Multiply(A1,f)),1,-1);
0.100000000000000004
X := -0.200000000000000010
0.299999999999999988
X0:=X; x0:=X[1];y0:=X[2];z0:=X[3];
A:=<,,>;
-1.200000000 0.6000000000 -0.4000000000
A := -0.9000000000 -1.400000000 -0.3000000000
0.4000000000 -0.2000000000 -1.600000000
A1:=A^(-1); f:=;
-0.1300000000
f := -0.0500000000
-0.0500000000
X:=Add(X0,(Multiply(A1,f)),1,-1);
0.0224532224532224546
X := -0.174324324324324320
0.246153846153846140
i:=2: while (Norm(f))>0.0001 do X0:=X; x0:=X[1];y0:=X[2];z0:=X[3];
A:=<,,>; A1:=A^(-1); f:=;
X:=Add(X0,(Multiply(A1,f)),1,-1); i:=i+1; end do: X:=X;
# Natija:
0.0128241509376391898
X := -0.177800663726073254
0.244688047122264718
|
Sistemaning barcha haqiqiy yechimlarini topaylik:
solve({0.1-x2+2xy-x=0,-0.2+y2-3xz-y=0,0,3-z2-2xy-z=0});
141
5-Misol. Quyidagi nochiziqli tenglamalar sistemasini yechishning iteratsion ja- rayonini quring:
f (x, y) y(x 1) 1 0,
g(x, y) x2 y2 1 0.
Yechish. Dastlab berilgan nochiqli tenglamalar sistemasining yechimi mavjud- ligini Maple dasturi yordamida grafik usulda aniqlaylik (3.15-rasm):
plots[implicitplot]({y*(x-1)-1=0,x^2-y^2-1=0},x=-3..3,y=-3..3);
3.15-rasm. 5-misolda berilgan tenglamalar sistemasi ildizining boshlang‘ich yaqin- lashishini grafik usul bilan Maple dasturi yordamida aniqlash.
3.14-rasmdagi grafikdan ko‘rinadiki, bu tenglamalar sistemasi 2 ta haqiqiy yechimga ega.
Berilgan nochiziqli tenglamalar sistemasining 1-chorakdagi aniq yechimi anali- tik usulda Maple dasturi yordamida quyidagicha topiladi:
evalf(solve({y*(x-1)-1=0,x^2-y^2-1=0},{x,y}));
{ x 1.716672747, y 1.395336994}
Birinchi chorakda yotgan yechimni taqribiy usul bilan topish uchun quyidagi it- eratsion jarayondan foydalaniladi:
xn1
1 1 ,
yn
yn1
2
x
n1
1, n=0,1,2,…
Natijalar esa quyidagi jadvalda keltirilgan:
n =
|
0
|
1
|
…
|
17
|
18
|
xn
yn
|
2.0000
1.7321
|
1.5773
1.2198
|
…
|
1.7166
1.3952
|
1.7167
1.3954
|
.
Buning uchun quyidagi baholash o‘rinli:
x x18 y y
8*104
18
142
Hisoblashlarning Maple dasturi quyidagicha bo‘lib, yuqoridagi jadval natijalarini tasdiqlaydi:
> with(linalg): G:=(x,y)->[1+1/y,sqrt(x^2-1)]; v:=evalf(G(v[1],v[2])); eps:=0.0001; Err:=1000; v:=[2,1.7]; j:=0;
for i while Err>eps do
v1:=evalf(v): v:=evalf(G(v[1],v[2])); Err:=max(abs(v1[1]-v[1]),abs(v1[2]-v[2])): j:=j+1; end do;
Uchinchi chorakda yotgan yechimni taqribiy usul bilan topish uchun quyidagi iteratsion jarayondan foydalaniladi:
xn1
, yn1
1
xn1
1 .
Natijalar esa quyidagi jadvalda keltirilgan:
n =
|
0
|
1
|
2
|
3
|
4
|
xn
yn
|
-1.1
-0.5
|
-1.1076
-0.4721
|
-1.1059
-0.4745
|
-1.1069
-0.4749
|
-1.1070
-0.4746
|
Buning uchun quyidagi baholash o‘rinli:
x x3 y y
2*104 .
3
Hisoblashlarning Maple dasturi quyidagicha bo‘lib, jadval natijalarini tasdiqlaydi:
> with(linalg): G:=(x,y)->[-sqrt(y^2+1),1/(x-1)]; v:=evalf(G(v[1],v[2])); eps:=0.0001; Err:=1000; v:=[-1.1,-0.5]; j:=0;
for i while Err>eps do v1:=evalf(v): v:=evalf(G(v1[1],v[2])); Err:=max(abs(v1[1]-v[1]),abs(v1[2]-v[2])): j:=j+1; end do;
Nochiziqli tenglamalar sistemasini Mathcad dasturi yordamida taqribiy yechish.
Quyida Mathcad hisoblash tizimida tuzilgan 3 ta dasturiy modul keltirilgan bo‘lib, ular ushbu
F(x)=0
nochiziqli tenglamalar sistemasini taqribiy yechadi. Bu modullarning sarlavhalari quyidagicha:
NSys_Z(x,F,ε) – Zeydel algoritmini amalga oshiruvchi dastur; NSys_N(x,F,ε) – Nyuton algoritmini amalga oshiruvchi dastur; NSys_B(x,F,ε) – Broyden algoritmini amalga oshiruvchi dastur,
143
bu yerda x – boshlang‘ich yaqinlashishning ustun-vektori; F – tenglamalar sistemasi chap qismining vektor funksiyasi nomi; J – Yakob matritsasi nomi; ε – yechimni topishning aniqligi. Bu dasturlardan NSys_B(x,F,ε) dastur Der(x,F,ε) – yordamchi modulga murojaat qiladi, bu Yakob matritsasining x nuqtadagi qiymatini hisoblab be- radi.
Dasturlarning ishlash jarayonini ko‘rsatish maqsadida quyidagi misolni keltiril- gan modullarda yechish ko‘rsatilgan:
Nochiziqli tenglamalar sistemasini yechish dasturiga murojaat:
Nochiziqli tenglamalar sistemasini yechishning Zeydel usuli dasturi:
|
Nochiziqli tenglamalar sistemasini yechishning Nyuton usuli dasturi:
|
144
Nochiziqli tenglamalar sistemasini yechishning Broyden usuli dasturi:
|
|
1-misol. Quyidagi nochiziqli tenglamalar sistemasi berilgan:
tg (x x 1) x 2
1 2 2
1
2
x 2 0,7x 2 1
Bu tenglamalar sistemasini oddiy iteratsiya usulining Zeydel takomillashgan var- ianti bilan = 0.001 va = 0.0001 aniqliklarda yechish talab qilinadi.
Yechish. Berilgan sistemani standart shaklda yozib olamiz:
f
(x , x
) tg (x x
1) x
2 0
1 1 2 1 2 2
2 2
1
2
f2 (x1, x2 ) x 0,7x 1 0
Bu funksiyalarning aniqlanish sohalari:
Df1 = {–∞ < x1 < ∞; –∞ < x2 < ∞};
Df2 = {–1 ≤ x1 ≤ 1; –1,195 ≤ x2 ≤ 1,195};
Bu funksiyalarning qiymatlar sohalari:
Do = {–1 ≤ x1 ≤ 1; –1,195 ≤ x2 ≤ 1,195};
Вu funksiyalarning grafiklarini Mathcad dasturida chizamiz (3.16-rasm). Grafi- klardan ko‘rinadiki, misolda berilgan sistema 4 ta haqiqiy yechimga ega:
DI = {0 < x1 < 0,1; –1,3 < x2 < –1,1};
145
DII = {0,7 < x1 < 0,9; 0,6 < x2 < 0,8};
DIII = {–0,1 < x1 < 0; 1,1 < x2 < 1,3};
DIV = {–0,9 < x1 < –0,7; 0,6 < x2 < 0,8};
3.16-rasm. 1-misolda berilgan tenglamalar sistemasi ildizining boshlang‘ich yaqin- lashishini grafik usul bilan Mathcad dasturi yordamida aniqlash.
Sistemaning barcha yechimlari uchun iteratsion jarayonning yaqinlashish formu- lasini chiqaramiz.
x x 1 (x 2 0,7 x 2 1)
1 1 3 1 2
I-yechim uchun:
x
2 tg(x1 x2 1)
Xususiy hosilalarni aniqlaymiz:
2
x1 2
x2 ;
tg(x1 x2 1)
2
x2 2
x1 ;
tg(x1 x2 1)
Birinchi yechim uchun boshlang‘ich yaqinlashishni aniqlanish sohasidan unga yaqin bo‘lgan х1=0,1; х2=–1,2 nuqtani olib, yaqinlashish shartini tekshiramiz:
0,59 1.
Ko‘rinadiki, yaqinlashish sharti bajarilayapti. Demak, hosil qilingan ekvivalent sistemadan birinchi yechimni aniqlashtirish uchun foydalanish mumkin.
146
Do'stlaringiz bilan baham: |