2. NUMERIKUS INTEGRÁLÁS

Hasonló dokumentumok
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

Az érintőformula A Simpson formula Gauss-kvadratúrák Hiba utólagos becslése. Numerikus analízis

Numerikus módszerek 2.

Numerikus integrálás. Szakdolgozat. Írta: Pásztor Nikolett Matematika BSc - matematikai elemz szakirány

Numerikus integrálás

f (ξ i ) (x i x i 1 )

Matematika A1a - Analízis elméleti kérdései

A Riemann-integrál intervallumon I.

Határozott integrál. Newton -Leibniz szabály. alkalmazások. improprius integrál

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

Gyakorló feladatok. Agbeko Kwami Nutefe és Nagy Noémi

Laplace-transzformáció. Vajda István február 26.

Gazdasági matematika I. tanmenet

Kalkulus II. Beugró kérdések és válaszok 2012/2013 as tanév II. félév

FELVÉTELI VIZSGA, július 15.

5.2. ábra. A mágnestűk a rúdmágnes erőterében az erővonalak irányát mutatják.

Ipari matematika 2. gyakorlófeladatok

NUMERIKUS MÓDSZEREK XII. GYAKORLAT. 12a Numerikus Integrálás: Simpson+Trapéz formulák. Alapötletek:

Lineáris algebra numerikus módszerei

Els gyakorlat. vagy más jelöléssel

2. A határozott integrál deníciója

= n 2 = x 2 dx = 3c 2 ( 1 ( 4)). = π 13.1

Improprius integrálás

Többváltozós analízis gyakorlat

Matematika II képletek. 1 sin xdx =, cos 2 x dx = sh 2 x dx = 1 + x 2 dx = 1 x. cos xdx =,

Többváltozós függvények integrálása téglákon és szimplexeken

Numerikus integrálás és az oszcillációs integrandusok komplex Gauss-kvadratúrája

Matematika II. 1 sin xdx =, 1 cos xdx =, 1 + x 2 dx =

Matematika 4 gyakorlat Földtudomány és Környezettan BSc II/2

Diszkréten mintavételezett függvények

Varga Zsolt. Numerikus integrálás

Integrálszámítás (Gyakorló feladatok)

( x) XI. fejezet. Határozott integrál, terület és térfogat számítás. Elméleti áttekintés. A határozott integrál definícióját ld. a jegyzetben.

1. MECHANIKA-MOZGÁSTAN GYAKORLAT (kidolgozta: Szüle Veronika, egy. ts.) Matematikai összefoglaló

Molnár Bence. 1.Tétel: Intervallumon értelmezett folytonos függvény értékkészlete intervallum. 0,ami ellentmondás uis. f (x n ) f (y n ) ε > 0

OPTIMALIZÁLÁS LAGRANGE-FÉLE MULTIPLIKÁTOR SEGÍTSÉGÉVEL

Határozatlan integrál (2) First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

9. HATÁROZATLAN INTEGRÁL

MÉSZÁROS JÓZSEFNÉ, NUMERIKUS MÓDSZEREK

VI. Deriválható függvények tulajdonságai

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

1. MECHANIKA-MOZGÁSTAN GYAKORLAT (kidolgozta: Szüle Veronika, egy. ts.) Matematikai összefoglaló

Megoldások. ξ jelölje az első meghibásodásig eltelt időt. Akkor ξ N(6, 4; 2, 3) normális eloszlású P (ξ

Boros Zoltán február

Az integrálszámítás néhány alkalmazása

ANALÍZIS II. TÉTELBIZONYÍTÁSOK ÍRÁSBELI VIZSGÁRA

A határozott integrál

LNM folytonos Az interpoláció Lagrange interpoláció. Lineáris algebra numerikus módszerei

x a x, ha a > 1 x a x, ha 0 < a < 1

ELŐADÁS. 1. Az egyváltozós differenciálszámítás alkalmazásai I. Két nevezetes tétel típusú" limesz kiszámí-

Fourier sorok február 19.

sin x = cos x =? sin x = dx =? dx = cos x =? g) Adja meg a helyettesítéses integrálás szabályát határozott integrálokra vonatkozóan!

Numerikus matematika vizsga

5.1. A határozatlan integrál fogalma

valós számot tartalmaz, mert az ilyen részhalmazon nem azonosság.

Feladatok az 5. hétre. Eredményekkel és teljesen kidolgozott megoldásokkal az 1,2,3.(a),(b),(c), 6.(a) feladatokra

Kurzusinformáció. Analízis II, PMB1106

Az előadás anyagának törzsrésze

Improprius integrálás

Differenciálszámítás. 8. előadás. Farkas István. DE ATC Gazdaságelemzési és Statisztikai Tanszék. Differenciálszámítás p. 1/1

KIEGÉSZÍTÉS A VONALINTEGRÁLHOZ

Integrálszámítás. a Matematika A1a-Analízis nevű tárgyhoz november

Matematika I. Vektorok, egyenesek, síkok

Fourier-sorok. Lengyelné Dr. Szilágyi Szilvia április 7.

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

Numerikus integrálás április 20.

Határozzuk meg, hogy a következő függvényeknek van-e és hol zérushelye, továbbá helyi szélsőértéke és abszolút szélsőértéke (

Analízis II. Analízis II. Beugrók. Készítette: Szánthó József. kiezafiu kukac gmail.com. 2009/ félév

JPTE PMMFK Levelező-távoktatás, villamosmérnök szak

Numerikus módszerek 1.

Lagrange és Hamilton mechanika

A Monte Carlo szimulációk gyakorlati alkalmazásai

GPK M1 (BME) Interpoláció / 16

MATE-INFO UBB verseny, március 25. MATEMATIKA írásbeli vizsga

Az ABCD köré írható kör egyenlete: ( x- 3) + ( y- 5) = 85. ahol O az origó. OB(; 912). Legyen y = 0, egyenletrendszer gyökei adják.

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

2. hét (Ea: ): Az egyváltozós valós függvény definíciója, képe. Nevezetes tulajdonságok: monotonitás, korlátosság, határérték, folytonosság.

Eddig csak a polinom x-ben felvett értékét kerestük

Differenciálegyenletek. Vajda István március 4.

MATEMATIKA 9. osztály I. HALMAZOK. Számegyenesek, intervallumok

Numerikus integrálás április 18.

5. Logaritmus. I. Nulladik ZH-ban láttuk: 125 -öt kapjunk. A 3 5 -nek a 3. hatványa 5, log. x Mennyi a log kifejezés értéke?

9. Előadás: Szimulációs módszerek, II. 3. Egyenletes eloszlású véletlen számok generálása

n n (n n ), lim ln(2 + 3e x ) x 3 + 2x 2e x e x + 1, sin x 1 cos x, lim e x2 1 + x 2 lim sin x 1 )

NUMERIKUS MÓDSZEREK (Oktatási segédlet levelez½o hallgatóknak)

7. HATÁROZATLAN INTEGRÁL. 7.1 Definíció és alapintegrálok

Explicit hibabecslés Maxwell-egyenletek numerikus megoldásához

Alkalmazott matematika és módszerei I Tantárgy kódja

YBL - SGYMMAT2012XA Matematika II.

Differenciál - és integrálszámítás. (Kreditszám: 7) Tantárgyfelelős: Dr. Losonczi László egyetemi tanár. Meghirdető tanszék: Analízis Tanszék

FELVÉTELI VIZSGA, szeptember 12.

Numerikus módszerek: Nemlineáris egyenlet megoldása (Newton módszer, húrmódszer). Lagrange interpoláció. Lineáris regresszió.

Vektortér fogalma vektortér lineáris tér x, y x, y x, y, z x, y x + y) y; 7.)

Differenciálgeometria feladatok

Differenciálszámítás. Lokális szélsőérték: Az f(x) függvénynek az x 0 helyen lokális szélsőértéke

x 2 e x dx c) (3x 2 2x)e 2x dx x sin x dx f) x cosxdx (1 x 2 )(sin 2x 2 cos 3x) dx e 2x cos x dx k) e x sin x cosxdx x ln x dx n) (2x + 1) ln 2 x dx

Házi feladatok megoldása. Automaták analízise, szintézise és minimalizálása. Házi feladatok megoldása. Házi feladatok megoldása

MATEMATIKA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

7. tétel: Elsı- és másodfokú egyenletek és egyenletrendszerek megoldási módszerei

Átírás:

numerikus nlízis ii. 39 B - SPLINEOK DERIVÁLTJÁRA ÉRVÉNYES : B mi x =m Bm,i x B m,ix. t i+m t i t i+m+ t i+. NUMERIKUS INTEGRÁLÁS Htározott integrálok numerikus kiszámítás mtemtik egyik legrégebbi problémáj. Például görbék áltl tározott trtomány területének megtározás. Rádásul évezredekkel zelőtt, ogy z nlízisbeli integrálfoglom XVII., XVIII. százdbn bevezetésre került. Például kör területe: Arcimedes 87 - Kr.e. : 3 0 7 <π<3. A numerikus kvdrtúr 7 elnevezés kör négyszögesítésének problémájából jön. Numerikus kubtúr elnevezés kétdimenziós integrálok kiszámításár. Newton I. 643-77 n - dimenziós numerikus integrálás elnevezés n - dimenziós integrálok numerikus kiszámításár. Leibniz G. W. 646-76 H már vn integrálfoglom, nlízis, kkor miért kell numerikus integrálás? MOTIVÁCIÓ: Numerikus integrálási műveletekre szükség vn,. Az integrálndó függvény primitív függvényét nem leet megdni elemi függvények segítségével.. A primitív függvény olyn bonyolult, ogy kvdrtúr formul sznált előnyösebb. 3. Az integrálndó függvényt csk pontokbn ismerjük, például mérések eredményelént. 4. Differenciál-egyenletek, integrál-egyenletek numerikus megoldáskor sok esetben numerikus integrálási módszerekre is szükség vn. Fontos feldtok megoldásábn segített, pl. 6. Keplernek borosordó térfogtánk kiszámításábn FELADAT : Az fxdx = I tározott integrál kiszámítás. Ezt z I N = c k fx k összeggel közelítjük, ol c k állndók.

numerikus nlízis ii. 40 Érvényes következő közelítő egyenlőség: fxdx c k fx k =I N KVADRATÚRAFORMULA c k -kkvdrtúrformul súlyi. A ψ N := I I N különbséget kvdrtúrformul ibájánk nevezzük, mi függ c k együtttók válsztásától és z x k csomópontok [, b] intervllumbeli elelyezkedésétől. Tegyük fel, ogy felosztás egyenletes [, b]- n és f kellően sim függvény. Mivel fxdx = i= fxdx, zért elég z [,x i ] részintervllumon közelítő formulát tlálni... KLASSZIKUS KVADRATÚRAFORMULÁK... Tégllpformul Az f görbe ltti területet tégllp területével közelítjük. fxdx f x i := [,x i ]... A tégllpformul ibáj A tégllpformul ibáj z i - edik részintervllumon: ψ i := fxdx f x i = [ fx f ] dx A Tylor - formul lpján = fx =f + f x + f ξ! x.

numerikus nlízis ii. 4 Így = ψ i = f ξ! x i x dx, mivel x dx =0. Ezt kiintegrálv: ψ i M i 3 = M i 4 3 ol M i := mx x [xi,x i ] f x...3. Összetett tégllpformul [ fxdx f x + f x 3 +...+ f x N ] = f i= A kvdrtúrformul lppontji nem zonosk z intervllumot megtározoó lppontokkl...4. Az összetett tégllpformul ibáj N = b = x n x 0 ψ i= ψ i N M 4 3, ol M := mx x [,b] f x. ψ M b 4 Azz tégllpformul ibáj O..5. Trpézformul Az f görbe ltti területet trpéz területével közelítjük. fxdx f +fx i EGYSZERŰ TRAPÉZFORMULA

numerikus nlízis ii. 4 Most z f függvényt z elsőfokú Lgrnge interpolációs polinomml elyettesítettük, L i x - szel...6. A trpézformul ibáj Az i - edik részintervllumon: ψ i := fxdx f +fx i = fxdx L xdx = [fx L x] dx = = M i := f ξ ωxdx =! mx x [,x i ] f x f ξ x x x i dx }{{} 3 6 = ψ i M i 3 6 = M i 3..7. Összetett trpézformul [ fxdx fx 0+fx +fx +...+ fx N + ] fx N = i= fx i +f..8. Összetett trpézformul ibáj N := b ψ N M 3, ol M := mx x [,b] f x ψ M b Teát trpézformul szintén O ngyságrendű, de ez kétszer kkor ib, mint tégllpformulánál.

numerikus nlízis ii. 43..9. Simpson - formul Az előző áltlánosításként, most z fx függvényt z [,x i ] intervllumon z f,f,fx i pontokon átmenő prbolávl közelítjük. Ez másodfokú Lgrnge interpolációs polinom, L i x z [,x i ]-n. fxdx L i x, x [,x i ]. Írjuk fel L i x - et explicit lkbn: L i x = [f x x x i f x x x i +f x i x x ] Integrálás után: L i xdx = [ f +4f 6 ] + f x i Így z egyszerű Simpson - formul: fxdx [ f +4f 6 ] + f x i..0. A Simpson - formul ibáj Hrmdfokú Hermite interpolációs polinom lklmzásávl beláttó, ogy Simpson forul ibáj: ψ i = f L dx = f ξ 3! ωxdx... ψ i M 4i 880 5 ol M 4i := mx x [xi,x i ] f IV x.

numerikus nlízis ii. 44... Összetett Simpson - formul fxdx 6 [ fx 0 +fx n + fx +...+ fx N +4 f x + f x 3 +...+ f x N ]... Összetett Simpson - formul ibáj ψ M 4b 880 4 ol M 4 := mx x [,b] f IV x. Atörtindexek elkerülésére legyen: n =m, f i = fx i, := = =, = b m fxdx 3 [f 0 + f m +f + f 4 +...+ f m +4f + f 3 +...+ f m ] A képletib most: ψ i M 4i 90 5 = x [,x i ] ψ M 4b 80 4 = x [, b] Definíció : A kvdrtúrformul pontos dott f függvényre, kvdrtúrformulábn elyett = írtó, zz fxdx = c k fx k.

numerikus nlízis ii. 45 Megjegyzés :. A trpézformul minden elsőfokú polinomr pontos.. A Simpson - formul minden rmdfokú polinomr pontos... INTERPOLÁCIÓS TÍPUSÚ KVADRATÚRAFORMULÁK Legyenek [, b] - ben z lppontok = x 0 <x <...<x n = b és fx - et interpoláljuk Lgrnge interpolációs polinomml. Ekkor: fx =L n f,x+h n f,x, ol H n f,x ibtg. = fxdx = L n f,xdx + H n f,xdx. H ibintegrál kicsi, elgyv f integrálj elyett L n integrálját számoltjuk. fxdx L n f,xdx. Mivel L n f,xdx = fx k l k x = zért ezt beírv = L n f,xdx = Definíció : Legyen A k := ωx fx k x x k ω x k, ωx fx k x x k ω dx = x k ωx x x k ω x k dx, fx k ωx x x k ω x k dx. } {{ } A k