Numerikus módszerek II. zárthelyi dolgozat, megoldások, 2014/15. I. félév, A. csoport. x 2. c = 3 5, s = 4

Hasonló dokumentumok
Gyakorló feladatok. Agbeko Kwami Nutefe és Nagy Noémi

Numerikus matematika vizsga

Numerikus matematika. Irodalom: Stoyan Gisbert, Numerikus matematika mérnököknek és programozóknak, Typotex, Lebegőpontos számok

Numerikus módszerek I. zárthelyi dolgozat (2017/18. I., A. csoport) Megoldások

Lineáris algebra numerikus módszerei

Ipari matematika 2. gyakorlófeladatok

Numerikus módszerek 1.

Legkisebb négyzetek módszere, Spline interpoláció

NUMERIKUS MÓDSZEREK FARAGÓ ISTVÁN HORVÁTH RÓBERT. Ismertet Tartalomjegyzék Pályázati támogatás Gondozó

GPK M1 (BME) Interpoláció / 16

MÉSZÁROS JÓZSEFNÉ, NUMERIKUS MÓDSZEREK

1 Lebegőpontos számábrázolás

Diszkréten mintavételezett függvények

Numerikus módszerek I. zárthelyi dolgozat, 2009/10. I. félév, A. csoport, MEGOLDÁSOK

Numerikus Matematika

Gyakorlo feladatok a szobeli vizsgahoz

Mátrixok 2017 Mátrixok

Feladatok megoldásokkal az ötödik gyakorlathoz (Taylor polinom, szöveges szélsőérték problémák)

Polinomok, Lagrange interpoláció

A KroneckerCapelli-tételb l következik, hogy egy Bx = 0 homogén lineáris egyenletrendszernek

6. gyakorlat. Gelle Kitti. Csendes Tibor Somogyi Viktor. London András. jegyzetei alapján

Bevezetés az algebrába 2

Eddig csak a polinom x-ben felvett értékét kerestük

Lineáris algebra zárthelyi dolgozat javítókulcs, Informatika I márc.11. A csoport

Lineáris algebra Gyakorló feladatok

Lineáris algebra. (közgazdászoknak)

Matematika A2 vizsga mgeoldása június 4.

1. zárthelyi,

Matematika A1. 9. feladatsor. A derivált alkalmazásai. Függvény széls értékei

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

Vektorok, mátrixok, lineáris egyenletrendszerek

LNM folytonos Az interpoláció Lagrange interpoláció. Lineáris algebra numerikus módszerei

Mátrixfüggvények. Wettl Ferenc április 28. Wettl Ferenc Mátrixfüggvények április / 22

Tartalomjegyzék 1 BEVEZETÉS 2

Gauss-eliminációval, Cholesky felbontás, QR felbontás

Megoldott feladatok november 30. n+3 szigorúan monoton csökken, 5. n+3. lim a n = lim. n+3 = 2n+3 n+4 2n+1

Sajátértékek és sajátvektorok. mf1n1a06- mf1n2a06 Csabai István

VIK A2 Matematika - BOSCH, Hatvan, 3. Gyakorlati anyag. Mátrix rangja

2. SZÉLSŽÉRTÉKSZÁMÍTÁS. 2.1 A széls érték fogalma, létezése

2) Írja fel az alábbi lineáris függvény grafikonjának egyenletét! (3pont)

Nemlineáris egyenletrendszerek megoldása április 15.

Feladatok a Gazdasági matematika II. tárgy gyakorlataihoz

1. Ábrázolja az f(x)= x-4 függvényt a [ 2;10 ] intervallumon! (2 pont) 2. Írja fel az alábbi lineáris függvény grafikonjának egyenletét!

6. Függvények. 1. Az alábbi függvények közül melyik szigorúan monoton növekvő a 0;1 intervallumban?

VIK A1 Matematika BOSCH, Hatvan, 5. Gyakorlati anyag

Feladatok megoldásokkal a 9. gyakorlathoz (Newton-Leibniz formula, közelítő integrálás, az integrálszámítás alkalmazásai 1.

Numerikus Analízis. Király Balázs 2014.

Numerikus módszerek. Labor gyakorlatok. Muszaki és Társadalotudományi Kar Marosvásárhely

függvény grafikonja milyen transzformációkkal származtatható az f0 : R R, f0(

0-49 pont: elégtelen, pont: elégséges, pont: közepes, pont: jó, pont: jeles

Vektorterek. =a gyakorlatokon megoldásra ajánlott

12. Mikor nevezünk egy részhalmazt nyíltnak, illetve zártnak a valós számok körében?

1. Bázistranszformáció

1. Folytonosság. 1. (A) Igaz-e, hogy ha D(f) = R, f folytonos és periodikus, akkor f korlátos és van maximuma és minimuma?

alakú számot normalizált lebegőpontos számnak nevezik, ha ,, és. ( : mantissza, : mantissza hossza, : karakterisztika) Jelölés: Gépi számhalmaz:

Kalkulus I. gyakorlat Fizika BSc I/1.

differenciálegyenletek

Numerikus módszerek beugró kérdések

Numerikus matematika

Interpolációs eljárások

YBL - SGYMMAT2012XA Matematika II.

4. fejezet. Egyváltozós valós függvények deriválása Differenciálás a definícióval

2 (j) f(x) dx = 1 arcsin(3x 2) + C. (d) A x + Bx + C 5x (2x 2 + 7) + Hx + I. 2 2x F x + G. x

7. gyakorlat megoldásai

Lineáris algebra 2. Filip Ferdinánd december 7. siva.banki.hu/jegyzetek

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK KÖZÉP SZINT Függvények

Függvények vizsgálata

Numerikus integrálás

Lineáris leképezések. 2. Lineáris-e az f : R 2 R 2 f(x, y) = (x + y, x 2 )

Baran Ágnes, Burai Pál, Noszály Csaba. Gyakorlat Differenciálegyenletek numerikus megoldása

Feladatok megoldásokkal az első gyakorlathoz (differencia- és differenciálhányados fogalma, geometriai és fizikai jelentése) (x 1)(x + 1) x 1

Diszkrét matematika I. gyakorlat

3. Lineáris differenciálegyenletek

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK KÖZÉPSZINT Függvények

Newton módszer. az F(x) = 0 egyenlet x* gyökének elég jó közelítése. Húzzuk meg az F(x) függvény (x 0. )) pontbeli érintőjét, és jelölje x 1

2. Hogyan számíthatjuk ki két komplex szám szorzatát, ha azok a+bi alakban, illetve trigonometrikus alakban vannak megadva?

Kvadratikus alakok és euklideszi terek (előadásvázlat, október 5.) Maróti Miklós, Kátai-Urbán Kamilla

1.9. B - SPLINEOK B - SPLINEOK EGZISZTENCIÁJA. numerikus analízis ii. 34. [ a, b] - n legfeljebb n darab gyöke lehet. = r (m 1) n = r m + n 1

Numerikus módszerek 1.

Trigonometria Megoldások. 1) Igazolja, hogy ha egy háromszög szögeire érvényes az alábbi összefüggés: sin : sin = cos + : cos +, ( ) ( )

Példatár Lineáris algebra és többváltozós függvények

Saj at ert ek-probl em ak febru ar 26.

HÁZI FELADATOK. 1. félév. 1. konferencia A lineáris algebra alapjai

Matematika A1a Analízis

A derivált alkalmazásai

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK KÖZÉP SZINT Függvények

Feladatok megoldásokkal a harmadik gyakorlathoz (érintési paraméterek, L Hospital szabály, elaszticitás) y = 1 + 2(x 1). y = 2x 1.

A CSOPORT 4 PONTOS: 1. A

MATEMATIKA 2. dolgozat megoldása (A csoport)

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI KÖZÉPSZINT Függvények

TANTÁRGYFELELŐS INTÉZET: Építőmérnöki Intézet. címe:

Numerikus integrálás április 20.

Norma Determináns, inverz Kondíciószám Direkt és inverz hibák Lin. egyenletrendszerek A Gauss-módszer. Lineáris algebra numerikus módszerei

Bevezetés az algebrába 2

Ortogonalizáció. Wettl Ferenc Wettl Ferenc Ortogonalizáció / 41

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI EMELT SZINT Trigonometria

Konjugált gradiens módszer

Matematika szigorlat, Mérnök informatikus szak I máj. 12. Név: Nept. kód: Idő: 1. f. 2. f. 3. f. 4. f. 5. f. 6. f. Össz.: Oszt.

Lineáris algebra gyakorlat

Átírás:

Numerikus módszerek II. zárthelyi dolgozat, megoldások, 204/5. I. félév, A. csoport. Feladat. (6p) Alkalmas módon választva egy Givens-forgatást, határozzuk meg az A mátrix QR-felbontását! Oldjuk meg ennek segítségével az alábbi túlhatározott egyenletrendszert! A, A [ x A második oszlop alsó két eleméhez keresünk Givens-forgatást. c 3 5, s 4 5. Azaz a Givens-forgatás (ami a Q T mátrix is lesz egyben): G Q T /5 4/5. 0 4/5 3/5 2 Így GA Q T A /5 4/5 0 4/5 3/5 0 0 R. Ezzel megadtuk a QR-felbontást. A túlhatározott egyenletrendszer megoldásához meg kell oldani az [ [ [ x 2 7/5 egyenletrendszert. Itt a mátrix az R mátrix felső négyzetes része, a jobb oldali vektor pedig a Q T b Q T [2,, T [2, 7/5, /5 T felső két eleméből álló vektor. Azaz x LS [43/25, 7/25 T. 2. Feladat. (6p) Az A [ 2 3 3 2 mátrix 3-hoz legközelebbi sajátértékét keressük az inverz iteráció segítségével. Az y 0 [2/ 5, / 5 T vektorról indulva a 3. lépés után az y 3 [0.677, 0.7359 T vektorhoz jutottunk. Végezzünk el még egy lépést a módszerrel, és ezek után adjunk becslést a sajátvektorra és a sajátértékre!

A hatványmódszert az (A 3E) mátrixszal kell végrehajtani. Így x 4 (A 3E) [ 0.677 0.7359 [ /8 3/8 3/8 /8 [ 0.3606 0.3459 Ez jó sajátvektorbecslésnek. A sajátértéket pedig a Rayleigh-hányadossal lehet becsülni: R(x 4 ) xt 4 Ax 4 x T 4 x 4 4.9974. 3. Feladat. (6p) Az f(x) x. függvénynek akarjuk megkeresni az x.2 zérushelyét a Newton-módszer segítségével. Adjunk meg olyan x 0 pontot, ahonnét a módszer indítható, és végezzünk el két lépést! Mivel f (x) negatív, így olyan helyről kell indítani a módszert, ahol a függvény is negatív értéket vesz fel. x 0 ilyen. A Newton-módszer képlete ebben az esetben az x k+ x k + 2.2 x k iterációt adja, amiből x.2,.200. 4. Feladat. (6p) Az f(x) e x függvényt interpoláljuk az x 0, /2, 2 pontokban. Adjuk meg, hogy legfeljebb mekkora lehet az interpolációs polinom és az f függvény eltérése az x pontban! (Az interpolációs polinomot nem kell meghatározni!) Hiba e ξ ( 0)( /2)( 2) 3! e2 6 2 0.658, ahol e ξ az f függvény harmadik deriváltjának értéke egy 0 és 2 közti helyen. 5. Feladat. (6p) Van-e olyan p 6 (x) legfeljebb hatodfokú polinom, amely nullát vesz fel az x, 2, 3, 4, 5, 6 pontokban és p 6 (7) 0? Van-e olyan legfeljebb hatodfokú p 6 (x) polinom, amely a korábbi feltételeken kívül még a p 6 (8) 70 feltételt is kielégíti? Adjuk meg a polinomot, vagy indokoljuk meg, hogy miért nincs! Igen van, hiszen 7 pontra egyértelműen illeszthető egy legfeljebb hatodfokú polinom. Ez pl. Lagrange módszerével meghatározható: (x )(x 2)(x 3)(x 4)(x 5)(x 6) p 6 (x) 0 (7 )(7 2)(7 3)(7 4)(7 5)(7 6). Mivel a p 6 (8) 70 feltételt az előző polinom teljesíti, így létezik a második feltételrendszernek megfelelő polinom is..

6. Feladat. (6p) A (, 0), (0, ), (, ) pontokat kötjük össze harmadfokú természetes spline-függvénnyel. A [, 0 intervallumon az s (x) (3/4)x 3 (9/4) (/2)x + polinom adódott. Adjuk meg a [0, intervallumhoz tartozó s 2 (x) polinomot, ha tudjuk, hogy s 2() /4! s 2 (x) meghatározásához kell az intervallum végpontjaiban a függvényérték és a derivált. Így már csak a 0 pontbeli derivált hiányzik. Most ez meghatározható egyenletrendszer megoldása nélkül is, hiszen az s (x) polinomnak ugyanannyi a deriváltja 0-ban, mint s 2 (x)-nek. Mivel s (0) /2, így s 2(0) /2. Ezek után a keresett s 2 (x) polinom Hermite Fejér-interpolációval kapható meg: s 2 (x) 0.5x.5 + 0.75 (x ). 7. Feladat. (6p) Adjuk meg a (0, ), (2π/3, 2), (4π/3, 4) pontokat interpoláló trigonometrikus polinomot! t (x) 7 4 4 3 cos x 2 3 sin x

Numerikus módszerek II. zárthelyi dolgozat, 204/5. I. félév, B. csoport. Feladat. (6p) Alkalmas módon választva egy Givens-forgatást, határozzuk meg az A mátrix QR-felbontását! Oldjuk meg ennek segítségével az alábbi túlhatározott egyenletrendszert! A, A [ x A második oszlop alsó két eleméhez keresünk Givens-forgatást. c 4 5, s 3 5. Azaz a Givens-forgatás (ami a Q T mátrix is lesz egyben): G Q T /5 3/5. 0 3/5 4/5 2 Így GA Q T A /5 3/5 0 3/5 4/5 0 0 R. Ezzel megadtuk a QR-felbontást. A túlhatározott egyenletrendszer megoldásához meg kell oldani az [ [ [ x 2 egyenletrendszert. Itt a mátrix az R mátrix felső négyzetes része, a jobb oldali vektor pedig a Q T b Q T [,, 2 T [, 2, T felső két eleméből álló vektor. Azaz x LS [3/5, 2/5 T. 2. Feladat. (6p) Az A [ 2 3 3 2 mátrix -hez legközelebbi sajátértékét keressük az inverz iteráció segítségével. Az y 0 [2/ 5, / 5 T vektorról indulva a 7. lépés után az y 7 [ 0.6903, 0.7235 T vektorhoz jutottunk. Végezzünk el még egy lépést a módszerrel, és ezek után adjunk becslést a sajátvektorra és a sajátértékre!

A hatványmódszert az [ /8 3/8 (A E) 3/8 /8 mátrixszal kell végrehajtani. Így x 8 (A E) [ 0.6903 0.7235 [ 0.3576 0.3493 Ez jó sajátvektorbecslésnek. A sajátértéket pedig a Rayleigh-hányadossal lehet becsülni: R(x 8 ) xt 8 Ax 8 x T 8 x 8 0.9992. 3. Feladat. (6p) Az f(x) x.2 függvénynek akarjuk megkeresni az x.44 zérushelyét a Newton-módszer segítségével. Adjunk meg olyan x 0 pontot, ahonnét a módszer indítható, és végezzünk el két lépést! Mivel f (x) negatív, így olyan helyről kell indítani a módszert, ahol a függvény is negatív értéket vesz fel. x 0 ilyen. A Newton-módszer képlete ebben az esetben az x k+ x k + 2.4 x k iterációt adja, amiből x.4,.4397. 4. Feladat. (6p) Az f(x) e x függvényt interpoláljuk az x 0,, 2 pontokban. Adjuk meg, hogy legfeljebb mekkora lehet az interpolációs polinom és az f függvény eltérése az x.5 pontban! (Az interpolációs polinomot nem kell meghatározni!) Hiba e ξ (.5 0)(.5 )(.5 2) 3! e2 6.5 2 2 0.468, ahol e ξ az f függvény harmadik deriváltjának értéke egy 0 és 2 közti helyen. 5. Feladat. (6p) Van-e olyan p 6 (x) legfeljebb hatodfokú polinom, amely nullát vesz fel az x 0,, 2, 3, 4, 5 pontokban és p 6 (6) 3? Van-e olyan legfeljebb hatodfokú p 6 (x) polinom, amely a korábbi feltételeken kívül még a p 6 (7) 2 feltételt is kielégíti? Adjuk meg a polinomot, vagy indokoljuk meg, hogy miért nincs! Igen van, hiszen 7 pontra egyértelműen illeszthető egy legfeljebb hatodfokú polinom. Ez pl. Lagrange módszerével meghatározható: (x 0)(x )(x 2)(x 3)(x 4)(x 5) p 6 (x) 3 (6 0)(6 )(6 2)(6 3)(6 4)(6 5). Mivel a p 6 (7) 2 feltételt az előző polinom teljesíti, így létezik a második feltételrendszernek megfelelő polinom is..

6. Feladat. (6p) A (, 0), (0, ), (, ) pontokat kötjük össze harmadfokú természetes spline-függvénnyel. A [, 0 intervallumon az s (x) (/4)x 3 (3/4) + (/2)x + polinom adódott. Adjuk meg a [0, intervallumhoz tartozó s 2 (x) polinomot, ha tudjuk, hogy s 2() /4! s 2 (x) meghatározásához kell az intervallum végpontjaiban a függvényérték és a derivált. Így már csak a 0 pontbeli derivált hiányzik. Most ez meghatározható egyenletrendszer megoldása nélkül is, hiszen az s (x) polinomnak ugyanannyi a deriváltja 0-ban, mint s 2 (x)-nek. Mivel s (0) /2, így s 2(0) /2. Ezek után a keresett s 2 (x) polinom Hermite Fejér-interpolációval kapható meg: s 2 (x) +0.5x 0.5 +0.25 (x ). 7. Feladat. (6p) Adjuk meg a (0, 2), (2π/3, 4), (4π/3, ) pontokat interpoláló trigonometrikus polinomot! t (x) 7 3 3 cos x + 3 sin x