142

Pract Mat2005

  • Upload
    hamisi

  • View
    237

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 1/142

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 2: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 2/142

 

 

 

 

 

 

 

Page 3: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 3/142

     

   

     

 

 

 

     

 

 

     

 

 

     

 

 

 

 

 

     

 

 

 

 

Page 4: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 4/142

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     

 

 

 

 

LU   

  QR  

 

 

 

Page 5: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 5/142

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 6: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 6/142

     

       

     

 

 

 

 

 

     

•  

•  

•  

•  

     

•  

     

•    

•  

•      

 

 

Page 7: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 7/142

•  

 

         

 

 

 

 

     

 

 

 

 

 

 

     

     

 

 

 

X  = 1  

  X   

 

1      

 

X   

 

1 × 1

 

 

 

 

 

     

 

Page 8: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 8/142

                     

     

       

 

 

 

 

                  

 

     

 

 

 

     

1.23 ∗ 10−2  

 

   

         

                      

   

     

   

 

 

 

  10−368   10368

 

 

 

     

 

Page 9: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 9/142

 

 

   

•           

•        

•    

  (2.2204 ·10−16)

 

•    

  2.2251 · 10−308  

•    

  1.7977 · 10308  

•    

•    

 

•  

 

         

 

 

 

        

 

     

   

 

 

 

   

•    

 

Page 10: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 10/142

•    

•    

 

 

   

               

 

           

     

 

   

 

 

   

 

         

     

             

     

 

1 × 1  

 

 

 

 

 

 

 

Page 11: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 11/142

 

 

 

             

             

     

 

   

 

 

 

 

 

 

             

                 

               

   

 

           

 

     

 

   

         

 

     

n×n  

 

   

 

Page 12: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 12/142

 

 

 

     

4 × 4  

     

 

8 × 8

 

 

 

     

     

           

   

   

 

 

 

 

         

     

   

       

     

       

         

 

Page 13: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 13/142

       

   

             

 

m × n     

  n × k  

           

 

n × m     

  m × k

 

 

           

         

       

     

       

           

                       

 

     

     

5 × 5  

 

           

           

 

        

                

   

   

 

 

Page 14: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 14/142

 

           

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                 

             

 

     

 

 

 

           

 

 

     

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 15: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 15/142

         

     

       

   

     

   

 

         

         

 

          

             

     

     

   

 

•    

  n × n  

 

   

•    

  m×n  

 

   

•        

 

   

•    

     

•    

  n × n  

 

 

Page 16: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 16/142

     

 

•           

•      

•        

             

       

•    

 

•    

                 

       

•            

•            

         

•      

•              

             

 

•    

 

•    

   

             

 

Page 17: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 17/142

 

 

 

   

   

 

 

 

     

           

     

 

     

 

     

     

 

         

         

     

       

               

     

       

   

         

 

 

 

Page 18: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 18/142

     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

             

     

     

 

           

   

   

     

     

 

         

     

 

             

          

     

   

 

 

Page 19: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 19/142

       

   

       

 

   

     

 

   

     

             

       

   

 

 

 

 

               

 

 

 

 

 

   

           

     

     

 

   

 

Page 20: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 20/142

 

             

 

         

 

         

 

   

     

       

 

 

 

       

         

   

     

 

 

 

 

 

   

     

         

         

   

 

Page 21: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 21/142

   

       

 

 

     

 

   

 

   

 

           

 

 

 

 

 

     

 

 

 

       

     

             

     

 

 

 

 

Page 22: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 22/142

     

   

 

   

       

         

         

     

 

 

   

 

 

 

   

   

   

     

 

       

       

 

   

   

 

 

 

Page 23: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 23/142

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

       

m

×n

         

     

   

         

   

 

 

 

 

 

 

 

Page 24: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 24/142

     

 

 

•    

 

•    

 

•    

 

 

 

 

 

       

   

 

 

 

   

•    

 

•    

 

•    

     

   

 

 

 

Page 25: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 25/142

   

   

         

     

•    

 

 

•    

 

 

  z (x, y) = x2 + y2

 

 

 

 

   

 

     

 

 

 

   

 

 

 

Page 26: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 26/142

 

 

 

 

 

 

 

 

 

•    

 

•    

 

•        

 

 

 

 

 

•        

 

 

•    

     

 

 

 

 

 

Page 27: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 27/142

 

 

 

 

 

   

•        

 

•        

 

 

 

•    

 

•    

•    

 

 

 

•    

 

◦  

                    

 

 

 

     

 

     

 

Page 28: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 28/142

   

 

 

 

 

 

 

 

     

•    

 

 

     

 

 

•    

 

•    

 

•        

 

•    

•  

 

 

 

 

 

Page 29: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 29/142

     

       

     

 

 

 

     

 

 

 

     

 

 

 

 

 

     

 

 

     

     

 

Page 30: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 30/142

     

     

 

 

 

     

 

 

 

     

   

     

     

 

 

 

 

 

         

     

 

     

   

   

 

 

 

 

Page 31: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 31/142

 

     

 

 

 

 

   

     

    

     

 

   

 

 

 

 

 

 

 

   

   

 

     

 

 

 

     

   

 

Page 32: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 32/142

 

 

 

•  

•  

•  

•  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     

 

 

       

 

 

 

 

 

 

 

Page 33: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 33/142

 

 

   

 

 

       

 

•      

     

 

•    

   

•  

 

•  

 

 

•  

•     

•  

 

 

 

     

 

 

 

Page 34: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 34/142

 

 

 

 

 

     

 

 

 

 

 

 

     

 

 

 

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 35: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 35/142

 

            

 

 

   

   

 

 

   

               

 

 

 

 

 

 

   

     

 

 

 

 

   

 

y(x) = 1 −  x2

2  .

   

 

x1(t) = cos(2πt), x2(t) = sin(2πt).

 

Page 36: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 36/142

       

     

 

   

     

       

     

     

         

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     

 

     

         

 

 

 

Page 37: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 37/142

 

 

     

 

     

   

       

 

sin(2 ∗ x)   x  

   

   

 

   

 

 

   

 

 

 

     

         

     

         

     

 

 

 

 

Page 38: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 38/142

             

 

     

                       

       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     

 

 

Page 39: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 39/142

 

 

 

 

 

         

             

 

         

       

 

 

     

 

 

   

   

m × n  

         

   

       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 40: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 40/142

 

 

       

 

 

 

   

   

       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

 

Page 41: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 41/142

 

 

 

 

 

 

 

 

     

         

     

       

       

 

     

     

 

       

     

       

   

   

 

     

         

   

 

 

Page 42: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 42/142

     

     

     

 

 

{xi, f i}N i=0  

  i  = 0 , 1 , ..., N  

  x0   < x1   < ... <

xN 

   

f (x)  

  f (xi) =   f i  

  i   =

0 ,  1 , ..., N       

{xi , f i }N i=0

 

 

xi  

 

f i  

 

 

 

 p(x) =N 

 j=0

f  jk= j

x − xk

x j − xk

.

 

 p(x) =N 

k=0

f 012...k

k−1i=0

(x − xi)  .

 

Page 43: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 43/142

 

f 012...k  

1  

 

  f ij  = f (xi, x j ) =   f i−f jxi−xj

;

2  

   f ijk  = f (xi, x j, xk) =  f ij−f jk

xi−xk;

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

k  

 

  f β 0,β 1...β k  =  f β0β1...βk−1

−f β1β2...βkx0−xk

.

       

 

         

 

 

N   

  N  − 1 

     

 

   

 

f (x) = exp(x)  

  −1 ≤ x ≤ 1

     

xk

 

  f (x)    

 

 

 

 

 

 

Page 44: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 44/142

 

10−15

 

f (x)  

     

 

 

 

 

 

x

 

 

 

1.5 · 10−3

   

−5 ≤ x ≤ 5

 

•      

   

f (x) = exp(x − x0)  

  x0 − 1 ≤ x ≤ x0 + 1    x0 = 100   1000     10000

 

•  

•  

  x0

•  

  x0

•    x0  = 10000

 

 

 

Page 45: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 45/142

     

 

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (x) = exp(x − x0)  

x0 − 1 ≤ x ≤ x0 + 1  

         

 

 

 

•  

     

 

   

 

 

 

Page 46: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 46/142

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

       

 

 

 

   

exp(x)  

  −5 ≤x ≤ 5

 

N   

  N   

 

 

•  

 

Page 47: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 47/142

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

•    N  ≈ 22  

•  

 

•  

     

 

 

 

xk  = 5 sin

π

k − 1N  − 1

 − 12

, k = 1, 2, . . . , N  

 

 

 

•  

 

Page 48: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 48/142

•  

 

 

 

 

 

 

 

•  

    sin(x)  

  T N (x)

 

xk = cos

π

2

2k − 1

, k = 1, 2, . . . , N .

 

 

•  

 

 

 

 

 

 

 

 

   

|N k(x)| ≤ 1,   |x| ≤ 1.

 

Page 49: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 49/142

     

 

 

   

•    

 

 

 

   

 

 

     

 

 

 

    

•    

 

•    

     

•    

 

 

 

 

 

 

 

Page 50: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 50/142

   

 

 

 

 

 

 

 

Page 51: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 51/142

     

       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

•  

 

•  

•  

 

•  

•  

   

  y  

 

Page 52: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 52/142

 

x1  

 

y1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

       

     

 

 

 

   p

     

 

x1  

  x2

  xn  

 

aij  

  i = 1, . . . n 

  j  = 0, . . . , N    

  N   

 

Page 53: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 53/142

 

f (x) =

a10(x

−x1)N  + a11(x

−x1)N −1 + . . .

+ a1  N −1(x − x1) + a1N , x < x2

a20(x − x2)N  + a21(x − x2)N −1 + . . .

+ a2  N −1(x − x2) + a2N , x2 < x < x3

· · · · · ·ak0(x − xk)N  + ak1(x − xk)N −1 + . . .

+ ak N −1(x − xk) + akN , xk  < x < xk+1

· · · · · ·an−1 0 (x − xn−1)N  + an−1 1(x − xn−1)N −1 + . . .

+ an−1

 N −1

(x−

xn−1

) + an−1

 N , xn−1

 < x

 

           

 

       

       

 

x0

   

             

   

         

     

 

S 13

 

 

{x j , y j}      

 

 

     

S 13  

   

= {x j}   

  = {y j}  

 

 

Page 54: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 54/142

 

     

S 13  

 

{x j, y j}  

   

 

sin  

  [0, π]  

     

 

 

sin  

 

 

 

 

     

sin  

  [−π/2, 3π/2]

 

 

•  

•  

   

 

S 13

 

 

Page 55: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 55/142

•  

•      

     

 

x0  

  xN   

 

   

P 3  

 

x0

  x1

  x2  

  x3  

dP 3(x0)

dx  =

 dS (x0)

dx  .

 

         

 

                 

       

   

   

 

 

 

F  j  

 

δ ij  

  F 0  

F 0(x0) = 1, F 0(x1) = 0, . . . , F  0(xN ) = 0.

 

Page 56: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 56/142

 

F k  

F k

(x0

) = 0, . . . , F  k

(xk−1

) = 0, F k

(xk

) = 1, F k

(xk+1

) = 0,

. . . , F  0(xN ) = 0.

 

 

f (x)  

S (x) =N 

 j=0

f (x j)F  j(x).  

 

   

 

   

     

 

 

   

f (x) = cos(5x)exp(−0.3x2) 

  f (x) = sin(5x)exp(−0.3x2)

 

 

 

     

     

 

 

Page 57: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 57/142

 

 

 

 

 

 

 

 

  0  

U   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 58: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 58/142

   

25  0  

f   

v  

 

 

t

  0  

 p  

 

 

Page 59: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 59/142

     

     

 

 

  f (x) = 0    x =  F (x)

 

 

 

 

     

 

√ 2

 

 

x  = 1 12

 

 

x2  

x  

 

x  = 1 14

 

 

x2  

x  

 

 

1

1

2 ; 1

1

4 ; 1

3

8; 1

 5

16; 1

13

32 ; 1

27

64;   . . .

 

   

 

 

 

 

Page 60: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 60/142

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     

 

 

f (x) = 0  

  [a, b] 

   

 

 

    

 

 

 

f (x) = 0    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 61: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 61/142

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 62: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 62/142

 

   

f (x) = 0  

  [a, b]  

 

1. f  = x3 − 2x − 5,   [0, 3],   2. f  = x3 − 0.001,   [−1, 1],

3. f  = ln(x + 2/3),   [0, 1],   4. f  =  

  (x − 2) 

|x − 2|,   [1, 4],

5. f  = arctan(x) −   π3

,   [0, 5],   6. f  = 1/(x − π),   [0, 5].

     

 

x =  F (x),  

 

F   : [a, b] → [a, b]  

  F (x)  

q  = supx∈[a,b]

|F (x)| < 1,  

 

x∗  

x∗ = limn→∞

xn, xn+1  =  F (xn),  

 

x0  

  [a, b]  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 63: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 63/142

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     

x = cos(x)

   

x∗ = 0.73908  

  10−5  

 

k = 29

  f (x) = 2x − 3 − ln(x)

  f (x) = 0  

 

f (x) = 0 

 

 

 

•  

  f (x) = 0  

  x   =   F (x)  

 

F (x) = (ln(x) + 3)/2

 

Page 64: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 64/142

•  

  |F (x)|   <   1  

 

x  = 1.8  

  |F 

(x)|

•  

  f (x) = 0 

  x =  F (x)  

10−8    

 

 

x = 0.05  

 

F (x)  

 

f (x) = 0  

  F (x) = exp(2x − 3)  

 

  10−8

   

10−8  

1. F (x) = cos(sin(x)); 2. F (x) = x2 − sin(x + 0.15);

3. F (x) = x5 − 3x3 − 2x2 + 2; 4. F (x) = tan(x).

   

xn  

 

q   = 1  

 

x =  F (x) = 2√ 

x − 1  

  x = 2  

 

 

|xn − xn+1|  

  xn  

  x∗ 

     

 

f (x) = 0 

  f 

 ∈  C 1

 

 

F (x) =  x − f (x)/f (x)  

x j+1 =  x j −   f (x j )

f (x j ).

 

 

 

f (x)  

  x j  

 

Page 65: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 65/142

 

f  ∈   C 2  

 

|F (x)|  <  1  

 

 

f (x) = 0  

 

x∗  

τ k  = |xk+1 − x∗|  

τ k ≈  δf (xk)

f (x∗)  ,

 

δf (xk)  

  f   

  xk

 

 

 

xk  

 

 

 

 

 

x =  x∗  

s  

 

xk+1 = xk − s f (xk)

f (xk) .

 

     

     

 

 

 

   

 

 

Page 66: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 66/142

 

 

 

 

 

 

   

 

  x∗ = 2  

 

     

 

 

 

 

 

x j+1 = x j − f  jx j − x j−1

f  j − f  j−1,

 

 

f  j   =   f (x j)  

 

(√ 5 + 1)/2 ≈ 1.62

 

 

 

 

 

 

 

Page 67: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 67/142

 

 

 

|xk+1 − x∗| ≈ N (xk − x∗)2,

 

|xk+2 − x∗| ≈ N 1.62(xk − x∗)2.618.

 

 

 

 

 

   

 

 

log(

|x j

 −x∗

|)

 

  j  

 

   

     

 

 

x j+1  

 

x j  

  x j−1  

  x j−2  

  f (x)  

 

(x j , f  j) 

  (x j−1, f  j−1) 

  (x j−1, f  j−1)  

 p2(x) = f  j +  f  j−1,j(x − x j) + f  j−2,j−1,j(x − x j )(x − x j−1).  

 

Page 68: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 68/142

 

x j+1  

 

x j  

     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (a) 

  f (b) 

  f (c)  

 

√ 2

 

  f (x) =  x2 

 

a   = −2 

  b   = 0 

  c   = 2  

  f (a) =   f (c)

 

a   = −2.001 

  b   = 0 

c   = 1.999  

  x2   = 500  

 

 

 

     

     

       

   

 

 

Page 69: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 69/142

   

 

 

0.7391

   

f (x) = 816x3 − 3835x2 + 6000x − 3125 .

 

   

 

E − e sin E  = M .

 

e

  E   

  M 

 

E   

E  = M  + 2∞

m=1

1

mJ m(me) sin(mM )

  J m(x)    m  

   

 

E   

  M   = 24.851090 

  e   = 0.1  

   

 

     

 

C (1)

∗X N  + ... + C (N )

∗X  + C (N  + 1),

 

C   

  N   + 1  

   

0 + 1.0000i 

  0 − 1.0000i

 

 

 

z 3 − 1 = 0

 

Page 70: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 70/142

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

 

 

Page 71: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 71/142

     

     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

 

 

 

Page 72: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 72/142

 

(x1, y1), (x2, y2), . . . , (xm, ym)

 

xi =   x j  

  i =   j  

  yi

 

F (x)  

yi =  F (xi) − ηi  

 

i = 1, . . . , m  

  ηi  

 

   

f  j

F (x) =m

 j=1

c jf  j(x)  

 

c j  

 

  m×n  

A =

f 1(x1)   f 2(x1)   . . . f  n(x1)

f 1(x2)   f 2(x2)   . . . f  n(x2)

. . .

f 1(xm)   f 2(xm)   . . . f  n(xm)

 

c  

  n  

Ac =

f 1(x1)   f 2(x1)   . . . f  n(x1)

f 1(x2)   f 2(x2)   . . . f  n(x2)

. . .

f 1(xm)   f 2(xm)   . . . f  n(xm)

c1

c2

. . .

cn

=

F (x1)

F (x2)

. . .

F (xn)

 

  m  

 

η = Ac − y  

 

η      

 

 

Page 73: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 73/142

min ||η||2

2 = ||Ac − y||2

2 =

n

i=1 (

n

 j=1 aijc − yi)

2  

 

 

 

ck  

δ ||η||22

δck

=n

i=1

2(n

 j=1

aij c − yi)aik

 

n  

  k = 1, 2, . . . , n  

 

(Ac − y)T A = 0,

 

AT (Ac − y) = 0.

 

AT Ac =  AT y,  

     

 

AT A  

  A  

 

(AT A)−1

c = (AT A)−1AT y = A+y.

 

A+  

A  

AA+A =  A,

A+AA+ = A+,

(AA+)T  = AA+.

 

     

   

A  

  A+ = A−1

 

Page 74: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 74/142

   

A+ =  A−1  

 

 

 

 

   

m×n  

 

A

 

     

 

(−1, 2) 

  (1, 1) 

  (2, 1) 

  (3, 0) 

  (5, 3)  

F (x) = c1 + c2x + c3x2

 

  y  

  A

 

 

 

 

A  

  f 1 =

  f 2  = x 

  f 3 = x2

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 75: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 75/142

 

 

 

 

 

 

   

 

f (x) = c1 + c2x log x + c3ex

     

             

 

 

   

 

 

 

     

 

   

 

 

                     

     

 

 

y = β 1 exp λ1t + β 2 exp(λ2t).

 

Page 76: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 76/142

 

 

β 1,2

 

λ1,2

 

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

 

Page 77: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 77/142

 

   

 

 

 

 

 

 

 

   

z  = ax2 + bxy + cy2 + dx + ey + f   

 

x, y  

  (x, y)  

  z  = 0

 

 

b2 − 4ac

 

 

 

 

 

 

 

 

(x, y)

 

 

 

     

 

 

 

Page 78: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 78/142

     

     

 

 

 

 

•  

 

 

 

•  

•  

     

f (x) = sin(x)/x, x = 0

1, x = 0

 

 

 

Page 79: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 79/142

 

 

 

 

f (x) =

1, x ≥ 1

x,   −1 ≤ x < 1

−1, x < −1

 

 

•  

     

 

             

         

   

     

   

     

   

   

     

 

 

 

df   

  dx  

∆f   

  ∆x  

•  

 

Page 80: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 80/142

 

 

 

 

 

 

•  

 

•  

 

 

 

 

 

 

•  

 

  ∆x    ∆xopt  

  ∆x

•  

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 81: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 81/142

 

 

 

f (x) = sin x

x  , f (x) = xα sin x, f (x) =

 a1x2 + b1x + c1

a2x2 + b2x + c2

 

[−10, 10]  

 

f (x) = limh→0

f (x + h) − f (x)

h

 

 

  h    df/dx    x  

  ∆f /∆x

  x  

f (x) = f (x + h) − f (x)

h  

     

   

 

 

 

y(t) = sin2πF t

  t    F   

•  

  y(t)  

 

 

 

 

Page 82: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 82/142

 

 

 

•  

  y(t)  

 

 

1015  

•  

 

 

 

y(t)  

 

 

•  

   

f (x) =

x sin(1/x), x = 0

0, x = 0

 

 

x

     

     

   

 

 

h  

 

 

h

 

Page 83: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 83/142

 

•  

 

f (x + h) − f (x)

h  = f (x) +

  1

2!f (x)h +

  1

3!f (x)h2 + . . .

 

•  

 

 

∆f ∆x

 

  h  

 

 

•  

 

 

h

   

 

h  

 

∆f ∆x   = f (x +   h

2)−

f (x−

  h

2)

h  

•  

  h  

 

 

 

Page 84: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 84/142

 

 

 

h  

   

     

 

 

 

 

 

 

 

•  

  h 

  101

102  

 

 

h  

•  

  h  

 

 

 

Page 85: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 85/142

 

•  

•  

  h  

     

 

d2f (x)/dx2  

 

df (x)/dx  

d2f (x)

dx2  ≈  f (x + h) − f (x)

h  =

 f (x + 2h) − 2f (x + h) + f (x)

h2  

 

 

x  

  x + h  

 

x  

d2f (x)

dx2  ≈  f (x + h) − 2f (x) + f (x − h)

h2  

 

•  

  h  

 

 

  h

 

h

•  

 

 

Page 86: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 86/142

 

•    h

 

•  

  h  

•    h  

•  

 

 

 

h  

  h  

     

     

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 87: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 87/142

 

 

f i  

  f (x)  

 

xi  

  xi  

 

df (x)/dx  

  ∆f i/∆xi  

  xi  

  ∆f i  = f i+1 −f i  

∆x =  xi+1 − xi  

df (x)

dx  ≈   ∆f i

∆xi

=  f i+1 − f ixi+1 − xi

= f (x + h) − f (x)

h  

 

 

 

 

 

•  

  f i  

 

f (xi)  

 

df (x)/dx  

 

•  

 

[a, b]  

 

 

•  

 

 

 

Page 88: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 88/142

 

 

•  

 

•  

 

 

•  

 

 

•  

  f (x) = sin(ω(x)x)  

  ω(x)

•  

 

 

 

Page 89: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 89/142

     

     

     

 

I  =

b a

f (x)dx.

•  

  [a, b]  

  xk  

  k = 1, . . . , N  

•  

  f (x)  

  xk  

     

 

 

     

     

f (x)  

 

•  

     

 

 

 

Page 90: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 90/142

•  

  I   

I  = Q(b)

−Q(a).

 

   

 

 

   

π 0

sin(x)dx,

     

   

= 2, . . . , 50

     

   

 

   

 

 

b a

f (x)dx ≈N 

k=1

λkf (xk),

 

λk  

λk  =b 

a

LkN −1(x)dx,

 

 

LkN −1  

  k  

  {x j}N  j=1

 

λk  

 

 

f (x j) = δ  jk

 

Page 91: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 91/142

   

 

N k=1

= b − a.

     

 

 

 

  P N (x)  

 

x

P N (x) =N 

k=0

ckxk.

 

P N   

  xm  

m = 0, . . . , N  − 1  

 

ck

k=0

ck

b

 a

xk+mdx

k=0

ck

bk+m+1 − ak+m+1

k + m + 1

  = 0, m = 0, 1, . . . , N  

 −1.

 

 

cN   = 1  

 

Ac =  b,

 

c =

c0

c1

cN −1

,    b = −

a1

a2

aN 

, A =

a1   a2   · · ·   aN 

a2   a3   · · ·   aN +1

aN    aN +1   · · ·   a2N −1

,

a  = b − a

  .

 

 

 

Page 92: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 92/142

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     

            

       

       

 

 

N  − 1      

 

P N (x)  

       

 

 

 

P N (xk) = 0.

 

Page 93: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 93/142

   

 

   

  N   

 

[a, b]  

 

b − a  

  λk = λN −k

   

 

 

   

   

 

 

N   

 

 

   

       

 

 

 

 

 

N   

 

xk  = a +  k − 1

N  − 1(b − a), k = 1, . . . , N ,

 

Page 94: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 94/142

Page 95: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 95/142

     

     

 

     

 

 

  E     X   

X −1 =   E X 

 

   

X   

 

X   

 

 

     

A

 

 

B  

 

A  

  A∗B∗A =  A 

  B∗A∗B  = B

     

   

     

   

 

 

Page 96: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 96/142

 

 

 

Ax =  b  

x   =   inv(A) ∗ b  

 

     

   

 

Ax =  B

 

A  

  m × n 

  B 

  m  

  x

 

n  

 

   

A  

  n  

   

 

   

A  

  n  

 

 

         

 

 

 

Page 97: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 97/142

   

A  

  m  

 

     

k  

 

n  

x =  x0 + c1x1 + c2x2 + . . . + ckxk

  x0  

 

 

 

k  

 

x1  

  x2  

  . . . 

  xk  

  A  

  c1  

  c2  

  c3  

     

x0 = A b

 

             

  x1     x2    . . .    xk  

 

x0    

 

x0  

  k  

 

x1  

  x2  

  . . . 

  xk  

 

 

k − 1  

  1

 

k

   

A  

  m  

     

   

 

 

Page 98: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 98/142

Page 99: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 99/142

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   LU 

     QR

     

 

LU   

  QR  

     

X   

 

 

 

LR      

 

Page 100: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 100/142

     

 

   

•    

  U 

 

L  

 

X  = L ∗ U  

•    

  U  

 

L  

 

P   

  L ∗ U  

  P  ∗ X  

•    

 

 

•    

 

 

 

 

      QR  

 

QR  

 

Q  

R

•      R  

  X     Q    X  = Q ∗ R  

•    

  E   

 

R  

 

Q  

  X  ∗ E   =   Q ∗ R  

 

E   

  abs(diag(R))  

 

Page 101: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 101/142

•        

 

E   

  Q ∗ R   =   X (:, E )

 

E   

  abs(diag(R))  

•  

 

 

   

QR  

  Q  

 

 

Q∗

Q =  QQ∗

= 1

   

x =   Qx  

  Q  

 

(x, y) = (Qx, Qy) = (x, y)

 

x, y

      Q     R  

  QR    X   

 

  R  

  QR 

 

X       

  j

  X 

 

 

 

     

  R  

 

X   

 

X   

  j  

  x  

  Q 

  R  

 

QR  

  X     

 

x  

  X   

 

 j  

  x

 

 

 

 

Page 102: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 102/142

     

 

 

 

dy(t)

d  t =  f (t, y(t))

  t ∈ [a, b]    y(a) = y0

 

∆t =  h  

 

tk  = tk−1 + h =  a + kh,

yk  y(tk) = y(a + kh), k = 0, 1, . . . , N ,

f k  = f (tk, yk) y

(xk).  

yk+1 − y(xk+1)  

     

 

y(x0), . . . , y(xk)  

 

y0, . . . , yk  

  yk+1 − y(xk+1)    

   

 

     

 

 

y(xk+1)  yk+1 − yk

h

 

Page 103: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 103/142

 

yk+1

 = yk

 + h f (tk

, yk

), k = 0, 1, . . . , N .

 

 

h

 

y = 3 + t − y , t ∈ [0, 1], y(0) = 1 .

 

  m  

     

 

 

     

m  

 

h  

 

N  = (b − a)/h  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 104: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 104/142

 

 

m  

 

 

 

 

 

 

 

y(t)  

 

 

 

•  

yk+1 =  yk + h

2

f (tk, yk) + f  (tk + h, yk + h f (tk, yk))

;

•  

yk+1 =  yk + h f 

tk +

 h

2, yk +

 h

2 f (tk, yk)

;

•  

yk+1 =  yk + h

4

f (tk, yk) + 3f 

tk +

 2

3h, yk +

 2

3hf (tk, yk)

;

•  

yk+1 =  yk + h

6 (k1 + 4k2 + k3) ,

 

k1 = f (tk, yk), k2 = f 

tk +

 h

2, yk +

 k1

2

,

k3 = f  (tk + h, yk + 2k2 − k1) .

 

Page 105: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 105/142

   

           

 

[t0, tfinal]      

   

   

 

   

 

dy

dt  = y − t2 + 1, t ∈ [0, 4], y(0) = 0.5

 

h = 1 

  h = 0.1  

 

 

   

dy

dt  = sin(t), t ∈ [1, 5], y(1) = 0

 

h = 1 

  h = 0.1  

 

   

dy

dt   =

 2y

t   + t

2

exp(t);   t ∈ [1, 3], y(1) = 0

 

h = 1 

  h = 0.1  

 

   

 

Page 106: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 106/142

   

     

 

     

 

•  

 

•  

 

•    

 

•    

 

 

   

•    

     

•    

 

 

•    

 

 

Page 107: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 107/142

•    

 

y = f (t, y)  

  F (y(a), y(b), p) =

0

•    

 

 

 

 

y = F (t, y).

     

 

M (t)y = F (t, y),

 

M               

   

M (t, y)y = F (t, y).

     

     

 

M (t, y)y

−F (t, y).

 

                 

         

     

     

 

Page 108: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 108/142

   

 

 

•        

 

•    

  [t0, tfinal]  

 

t0, tl, . . . , tfinal  

 

 

tspan = [t0, tl, . . . , tfinal]  

•   y0  

•   p1, p2, . . .  

  F  

•   T, Y   

  Y   

 

T  

 

•        

 

 

y = F (t, y)  

  tspan  

  y0

 

@F   

  m

 

Y   

 

T  

•    

 

         

 

   

1e−3  

     

1e−6  

 

Page 109: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 109/142

•    

 

 p1, p2, . . .  

  F   

options = []  

     

     

 

•    

 

of f   

  on  

|||| <= max(RelTol||y||,AbsTol).

 

 

•    

 

10−3  

 

(i) <= max(RelTol ∗ |y(i|,AbsTol(i));

•    

 

10−6  

 

•    

 

 

1      

  4      

•        

 

         

     

 

Page 110: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 110/142

         

 

•    

 

of f  

•    

  My = f (t, y)  

 

M   

 

•    

  y  

 

none

  weak

  strong  

  none  

  M (t)y = F (t, y)

 

weak  

  strong  

  M (t, y)

 

y  

  weak  

 

•    

 

•    

 

tspan 

 

   

   

 

 

 

x(t) = −x(t)   t ∈ [0, 10π]

 

x(0) = 1 

  x(0) = 0  

   

 

 

Page 111: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 111/142

 

 

 

 

|x(0)−x(10π)|  

 

 

 

 

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 112: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 112/142

   

 

           

 

 

   

     

     

 

 

 

dyi

dt  = f i(y), i = 1, . . . , n ,

 

  F     F ij   =   df i/dy j    F 

 

 

 

|λi| 1  

     

h  

 

 

 

y = y 2

−y3, y(0) = δ, t

∈[0, 2/δ ] .  

 

 

δ   

 

δ   

 

     

δ   =   .01  

 

Page 113: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 113/142

 

RelTol = 10−4

 

 

 

 

 

1/δ   

 

 

δ   

 

 

 

 

   

     

 

t > 1/δ     

 

 

10−4

 

 

 

 

 

   

     

         

 

 

     

  t >  1/δ   

 

     

 

Page 114: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 114/142

 

     

 

 

 

1

y + log

1

y − 1

=

 1

δ  + log

1

δ  − 1

− t .

 

y  

y(t) =

  1

W (aea−t) + 1 , a =

 1

δ  − 1,  

 

W   

     

 

 

 

 

  W   

 

 

π

   

   

   

 

δ  =  .01

 

 

 

 

 

 

Page 115: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 115/142

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

δ  =  r0  

 

 

 

y1  =  y2, y2  =  ε(1 − y1)2y2 − y1, ε = 100,

 

y1(0) = 0 

  y2(0) = 1  

     

 

→  

  →  

 

Page 116: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 116/142

 

 

 

 

 

m      

 

 

 

 

 

y1  =  y(1) 

  y2 = y(2)

   

ε  

     

 

y|y| = 0, y(0) = 0, y(4) = −2.

 

[0, 4]      

y = −|y|, y(0) = 0, y(4) + 2 = 0.

     

 

 

     

m

 

 

     

 

Page 117: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 117/142

   

     

 

     

     

 

       

 

Page 118: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 118/142

     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    

d

dtF (t) = G(t, x1, x2, . . . , xn)

 

F (t)  

  (x1,  x2, . . . , xn)

 

 

     

G     

     

   

 

 

 

   

1e − 3  

     

1e− 6

 

Page 119: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 119/142

 

 

•  

 

•  

 

 

•  

•  

•  

 

Page 120: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 120/142

Page 121: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 121/142

x1  = x3

x2  = x4

x3  = −   M 1(x1−C 1x)

((x1−C 1x)2+(x2−C 1y)2)3/2 −   M 2(x2−C 2x)

((x1−C 2x)2+(x2−C 2y)2)3/2

x4  = −   M 1(x1−C 1y )

((x1−C 1x)2+(x2−C 1y)2)3/2 −   M 2(x2−C 2y)

((x1−C 2x)2+(x2−C 2y)2)3/2

 

 

M 1  = 50 

  M 2 = 0 

  C 1 = (5, 0) 

C 2 = (0, 10)

     

   

 

 

 

 

 

 

 

 

       

 

 

 

 

 

 M 2   = 0  

 

     

 

M 1  

  M 2

   

 

 

Page 122: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 122/142

 

   

   

 

   

 

   

 

 

 

 

 

ma  =    G +   F   

m  V   = mg −  ρ| V |2

2  S 

 V 

| V | .

 

Page 123: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 123/142

 

ρ  

  m  

  S   

V x  = −ρ√ V   2x +V   2y

2m  SV x

V y  = −g −   ρ√ 

V   2x +V   2y

2m  SV y

 

     

 

 

   

 

 

 

 

 

 

x(t) = x0 +

t t0

V x(τ )dτ 

y(t) = y0 +t 

t0

V y(τ )dτ 

 

 

t = 0

xi  =i

k=2V  kx (tk − tk−1)

yi =i

k=2V  ky (tk − tk−1)

     

 

     

         

 

 

Page 124: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 124/142

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

V x = −ρ√ 

V   2x +V   2y

2m  SV x

V y  = −g −   ρ√ 

V   2x +V   2y

2m  SV y

 

 

Page 125: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 125/142

 

x =  V x

y =  V y

V x  = −ρ√ 

V   2x +V   2y

2m  SV x

V y  = −g −   ρ√ 

V   2x +V   2y

2m  SV y

   

 

 

 

 

 

 

       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

       

 

 

   

 

 

Page 126: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 126/142

     

 

 

   

 

 

m1, m2  

  1, 2

 

x1, y1  

  x2, y2  

  θ1, θ2

x1  = 1 sin θ1;   y1  = −1 cos θ1;

x2  = 1 sin θ1 + 2 sin θ2;   y2 = −1 cos θ1 − 2 cos θ2

 

(m1 + m2)1θ1 + m22θ2 cos(θ1

−θ2) =

 −g(m1 + m2)sin θ1

−m22

 θ22 sin(θ1

−θ2)

m21θ1 cos(θ1 − θ2) + m22θ2  = −gm2 sin θ2 + m21 θ2

2 sin(θ1 − θ2)  

 

m1  =  m2  = 1 

  1  =  2 = 1  

 

 

u(t) = [θ1, θ2,  θ1,  θ2]T , c = cos(θ1 − θ2, s = sin(θ1 − θ2),

 

Page 127: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 127/142

 

M  u =  f,  

  M  =

1 0 0 0

0 1 0 0

0 0 2   c

0 0   c   1

, f  =

u3

u4

−g sin u1 − su23

−g sin u2 + su24

.

 

M   

  f 

 

 

 

 

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 128: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 128/142

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 129: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 129/142

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     

       

 

   

x, y

   

 

m1,2  

  l1,2  

   

   

 

t

 

 

 

 

 

Page 130: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 130/142

 

∆t  

  ∆t  

 

 

 

 

[0, T ]

 

t  =  T   

 

t  = 0  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  Rn

dx(t)

dt

  = f (x), x = (x1, x2, . . . , xn) .

 

M   

 

x0 ∈   M   

  x(t, x0) ⊂   M   

 

x0  

  M   

 

 

 

 

Page 131: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 131/142

         

 

 

x0, x0

 

  x(t, x0)  

 

t → ∞  

 

 

 

 

 

 

 

U (t) = x4

4  +

 (q (t) − 1)

2  x2,

  q (t)

 

G  

F  = −αdx(t)

dt

 

α  

 

 

 

Page 132: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 132/142

 

d2

dt

x(t) + 0.7α  d

dt

x(t) + x(t)3 + q (t)−

1x(t) = 0 .

ddt

 q (t) = α−0.16q (t) + x(t)2

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     

 

 

 

 

   

α = 0.1 

  α = 10  

 

 

 

Page 133: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 133/142

 

 

 

       

 

α   = 0.1 

  α   = 10  

 

 

  R3

dx1

dt  = −βx1 + x2x3,

  dx2

dt  = −σx2 + σx3,

  dx3

dt  = −x1x2 + ρx2 − x1.

 

x1(t)  

 

 

σ  

  ρ  

 

β 

 

     

 

     

   

 

x(t) = Ax, A =

−β    0   x2

0   −σ σ

−x2   ρ   −1

  η   =   y2(t)    η   = ±√ β (ρ − 1)  

 

 

x0  =

ρ − 1

η

η

,    x(t, x0) = 0,   ∀t .

 

Page 134: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 134/142

 

 

 

β  = 8/3 

  σ  = 10  

 

ρ    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 135: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 135/142

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 136: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 136/142

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 137: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 137/142

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

 

ρ  

  ρ  

 

 

Page 138: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 138/142

   

x1 = −(x2 + x3),   x2 = x1 + ax2,   x3 = b + x1x3 − cx3

 

a = 0.17

  b = 0.4

  c = 8.5

     

 

3x + y + x = 1

x + 4y + 3x = 0x(0) = 0, y(0) = 0

x − x − 2y =  t

y − 2x − y = tx(0) = 2, y(0) = 4

2x −  x + 9x − y −  y − 3y  = 0, x(0) = 1,   x(0) = 1

2x + x + 7x − y + y − 5y = 0, y(0) = 0,   y(0) = 0

y + y − 2y =  et, y(0) = −1,   y(0) = 0

x − x + y + z  = 0, x(0) = 1,   x(0) = 0

y − y + x + z  = 0, y(0) = 0,   y(0) = 0

z − z  + x + y  = 0, z (0) = 0,   z (0) = 0

y(4) + y(3) = cos t, y(0) = 0,   y(0) = 0,   y(0) = 0, y(3)(0) = 2

 

Page 139: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 139/142

 

y + y2 = x2

y(4) + 4y  =  t2, y(0) = 0,   y(0) = 1,   y(0) = 2, y(3)(0) = 3

4y(3) − 8y(2) − 2y = 8et, y(0) = 1,   y(0) = 1,   y(0) = 1

y(3)

− 6y(2)

+ 11y − 6y = 0, y(0) = 0,   y(0) = 0,   y(0) = 10

y(4) + 2y(2) = t sin t, y(0) = 0,   y(0) = 10,   y(0) = 0.1, y(3)(0) = 0.01

x − x + 2y = 0, x(0) = 0,   x(0) = −1

x

−2y = 0, y(0) = 1/2

 

 

 

 

 

V  (P ) = V 0(1 + 2λ(P ))  

  λ(P ) =   P H −P P H −P atm

 

 

H  = 500m

  P H   

  H 

  P atm  

 

 

 

f   =   ρv2

2  S 

 

  ρ  

  v  

  S  

 

Page 140: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 140/142

 

 

q (t)  

Ld2

q dt2   + R dq dt  +   q C   = V  (t)

 

V  (t) = LdI 

dt + RI  +

  q 

 

I  =   dqdt

 

  V  (t) = 3  

V  (t) = 3 − a exp(t)    a

 

 

t0   = 10  

 

y  = −g + α(t)

m  , y(0) = 700,   y(0) = 0 .

 

g   = 9.81 m/s2  

α(t)  

  α(t) =   k1 y(t)2   t < t0  

α(t) =   k2 y(t)2  

 

k1 = 1/150 

  k2 = 4/150

 

 

Page 141: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 141/142

 

 

 

 

(1 − v)y + a2

3yy + b

1

6y = 0,

 

 

y + G4

3πρr3(y)y−2 = 0,

r(y) =

|y|,   |y| < R,

R,   |y| > R.

 

 

 

 

 

 

 

x(0) =  y (0) = 0  

  x(6) = 20, y(6) = 0

 

 

 

ρ  

  ρ0

F   = (ρ − ρ0) 43

πr3g.

  r    g  

 

 

F c  = −6πηrv

 

Page 142: Pract Mat2005

8/16/2019 Pract Mat2005

http://slidepdf.com/reader/full/pract-mat2005 142/142

 

η  

  v  

 

y = Ay + B.

 

y(0) = y0, y(0) = y 0

 

 

 

d2x

dt2  + w2x =  F 0sin(γ t), x(0) = 0, x(0) = 0

 

w2π

 

γ 2π

 

 

ν  =   112π

 

  ν  =   132π

 

  F 0  = 48