计算方法 第2章 数值微分与数值积分 2.1 数值微分.

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数值分析 第五节 数值微分 在实际问题中,往往会遇到某函数 f(x) 是用表格 表示的, 用通常的导数定义无法求导, 因此要寻求其他 方法近似求导。常用的数值微分方法有 : 一. 运用差商求数值微分 二.运用插值函数求数值微分 三. 运用样条插值函数求数值微分 四. 运用数值积分求数值微分.
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第六章 数值微分 6.1 插值型数值微分公式 6.2 插值型数值积分. 6.1 插值型数值微分公式 当 x 为插值节点 时,上式简化为 故一般限于对节点上的导数值采用插值多项式的相应导数 值进行近似计算,以便估计误差。 一般地 这类公式称为插值型数值微分公式。
高等数学( XJD ) 第二章 导数与微分 返回 高等数学( XAUAT ) 高等数学( XJD ) 求导法则 基本公式 导 数 导 数 微 分微 分 微 分微 分 求导方法 高阶导数 微分法则 导数与微分关系图导数与微分关系图.
一、 一阶线性微分方程及其解法 二、 一阶线性微分方程的简单应用 三、 小结及作业 §6.2 一阶线性微分方程.
第五节 函数的微分 一、微分的定义 二、微分的几何意义 三、基本初等函数的微分公式与微分运算 法则 四、微分形式不变性 五、微分在近似计算中的应用 六、小结.
第二章 导数与微分 习题课 主要内容 典型例题 测验题. 求 导 法 则求 导 法 则 求 导 法 则求 导 法 则 基本公式 导 数 导 数 微 分微 分 微 分微 分 高阶导数 高阶微分 一、主要内容.
目录 上页 下页 返回 结束 习题课 一、导数和微分的概念及应用 二、导数和微分的求法 导数与微分 第二章.
第 8 章 数值积分与数值微分 8.1 Newton-Cotes 公式 Newton-Cotes 公式 8.2 复化求积公式 复化求积公式 8.3 自适应步长求积方法 自适应步长求积方法 8.4 Gauss 求积方法 Gauss 求积方法 8.5 特殊函数的积分 特殊函数的积分 8.6 数值积分的.
第九章 常微分方程数值解法 §1 、引言. 微分方程的数值解:设方程问题的解 y(x) 的存在区间是 [a,b] ,令 a= x 0 < x 1
2.8 函数的微分 1 微分的定义 2 微分的几何意义 3 微分公式与微分运算法则 4 微分在近似计算中的应用.
第八章 第四节 机动 目录 上页 下页 返回 结束 一个方程所确定的隐函数 及其导数 隐函数的微分法.
第七节 函数的微分 一 、微分 概念 二、微分的几何意义 三、 基本初等函数的微分公 式与 微分运算法则 四 、小结.
高等数学一 主讲 杨俊 演示文稿制作 杨俊. 高等数学一 第 3 章 一元函数微分学的应用 第 4 章 一元函数 积分学及应用 第 1 章 函数、极限与连续 第 2 章 导数与微分.
第 5 章 数值积分 §1 插值型求积公式 §2 复化求积公式 §3 龙贝格 (Romberg) 求积方法 §4§4 数值微分 数值微分.
第 4 章 不定积分 4.1 不定积分的概念与基本积分公式 4.2 换元积分法 4.3 分部积分法.
第 4 章 数值微积分. 4.1 内插求积 Newton-Cotes 公式 第 4 章 数值微积分 4.1 内插求积 Newton-Cotes 公式.
1 第四章 数值积分与数值微分 — Gauss 求积公式. 2 内容提要 数值积分 数值微分 基本概念 Newton-Cotes 求积公式 复合求积公式 Gauss 求积公式 Romberg 求积公式 多重积分.
1 4.5 高斯求积公式 一般理论 求积公式 含有 个待定参数 当 为等距节点时得到的插值型求积公式其代数精度至 少为 次. 如果适当选取 有可能使求积公式 具有 次代数精度,这类求积公式称为高斯 (Gauss) 求积公式.
2.6 隐函数微分法 第二章 第二章 二、高阶导数 一、隐式定义的函数 三、可微函数的有理幂. 一、隐函数的导数 若由方程 可确定 y 是 x 的函数, 由 表示的函数, 称为显函数. 例如, 可确定显函数 可确定 y 是 x 的函数, 但此隐函数不能显化. 函数为隐函数. 则称此 隐函数求导方法.
2.5 函数的微分 一、问题的提出 二、微分的定义 三、可微的条件 四、微分的几何意义 五、微分的求法 六、小结.
1 、牛顿 - 莱布尼兹公式 另外若给出的函数 f(x) 是数据表,也不好求函数的积分。 计算定积分的方法: 但是求函数 f(x) 的原函数 F(x) 不一定比计算积分容易, 例如函数 找不到用初等函数表示的原函数。 一、数值求积的基本思想 实验 4 数值积分与微分 主讲人:魏志强.
第二章 导数与微分 一. 内 容 要 点 二. 重 点 难 点 三. 主 要 内 容 四. 例 题与习题.
理学院 张立杰 《数值分析》第四讲 数值积分与微分. §4.1 引言 第四章:数值积分与数值微分 1 、积分的概念 设 任取 做 如果 存在, 则称 可积,极限值称为函数 在区间 [a,b] 上的 定积分,记为 : Riemann 积分.
2.3 函数的微分. 四川财经职业学院 课前复习 高阶导数的定义和计算方法。 作业解析:
第三节 微分 3.1 、微分的概念 3.2 、微分的计算 3.3 、微分的应用. 一、问题的提出 实例 : 正方形金属薄片受热后面积的改变量.
一、二阶行列式的引入 用消元法解二元线性方程组. 一、二阶行列式的引入 用消元法解二元线性方程组.
第三章 函数逼近 — 最佳平方逼近.
第二讲 函数 插值 —— 多项式插值 —— Lagrange 插值.
数值计算方法 第 4 章 插 值 法 4.4 Newton 插值法.
第二章 数值微分和数值积分.
恰当方程(全微分方程) 一、概念 二、全微分方程的解法.
高等数学电子教案 第五章 定积分 第三节 微积分基本定理.
第五节 微积分基本公式 、变速直线运动中位置函数与速度 函数的联系 二、积分上限函数及其导数 三、牛顿—莱布尼茨公式.
一、原函数与不定积分 二、不定积分的几何意义 三、基本积分公式及积分法则 四、牛顿—莱布尼兹公式 五、小结
第四章 定积分及其应用 4.3 定积分的概念与性质 微积分基本公式 定积分的换元积分法与分部积分法 4.5 广义积分
数 学 分 析 第九章 定积分 第二节 微积分学基本公式 主讲:师建国.
9.1 数值积分基本方法 9.2 梯形积分 9.3 Simpson积分 9.4 Newton-Cotes积分 9.5 Romberg积分
§5.3 定积分的换元法 和分部积分法 一、 定积分的换元法 二、 定积分的分部积分法 三、 小结、作业.
第四章 数值积分与数值微分 — 基本概念 — Newton-Cotes 公式.
Chapter 7 数值积分与数值微分.
数值计算方法与算法.
第5章 定积分及其应用 基本要求 5.1 定积分的概念与性质 5.2 微积分基本公式 5.3 定积分的换元积分法与分部积分法
第三节 函数的求导法则 一 函数的四则运算的微分法则 二 反函数的微分法则 三 复合函数的微分法则及微分 形式不变性 四 微分法小结.
计算机数学基础(下) 第5编 数值分析 第14章 常微分方程的数值解法.
第三节 格林公式及其应用(2) 一、曲线积分与路径无关的定义 二、曲线积分与路径无关的条件 三、二元函数的全微分的求积 四、小结.
§5 微分及其应用 一、微分的概念 实例:正方形金属薄片受热后面积的改变量..
第二章 导数与微分 第二节 函数的微分法 一、导数的四则运算 二、复合函数的微分法.
第三章 导数与微分 习 题 课 主要内容 典型例题.
2-7、函数的微分 教学要求 教学要点.
§5 微分及其应用 一、微分的概念 实例:正方形金属薄片受热后面积的改变量..
§3 微分及其运算 一、微分的定义 二、基本初等函数的微分公式与 微分运算法则.
第4章 函数的插值 刘东毅 天津大学理学院数学系 4: 函数的插值.
数值计算方法 第八章 常微分方程初值问题数值解法  重庆邮电大学.
第5章 §5.3 定积分的积分法 换元积分法 不定积分 分部积分法 换元积分法 定积分 分部积分法.
<<实用数值计算方法>>
第四章 数值积分与数值微分 — 复合求积公式 — Romberg 算法.
第1章 插 值 概念 实际中,f(x)多样,复杂,通常只能观测到一些离散数据;
§2 求导法则 2.1 求导数的四则运算法则 下面分三部分加以证明, 并同时给出相应的推论和例题 .
Math2-4 内容预告 授 课 内 容 取对数求导法 导数基本公式 高阶导数 同学们好 现在开始上课 Math2-4.
计算机数学基础(下) 第5编 数值分析 第12章 数值积分与微分(续).
第三节 泰勒 ( Taylor )公式 — 应用 一、泰勒公式的建立 二、几个初等函数的麦克劳林公式 三、泰勒公式的应用 第三章 理论分析
第二章 函数 插值 — 分段低次插值.
3.1 变化率与导数   3.1.1 变化率问题 3.1.2 导数的概念.
第三章 函数的微分学 第二节 导数的四则运算法则 一、导数的四则运算 二、偏导数的求法.
4) 若A可逆,则 也可逆, 证明: 所以.
第二章 函 数 插 值 — 三次样条插值.
2019/5/20 第三节 高阶导数 1.
教学大纲(甲型,54学时 ) 教学大纲(乙型, 36学时 )
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9.5 函数的幂级数展开式 通过上节的学习知道:任何一个幂级数在其收敛区间 内,均可表示成一个函数(即和函数).但在实际中为了便于
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计算方法 第2章 数值微分与数值积分 2.1 数值微分

第2章 数值微分与数值积分 2.1 数值微分 2.2 数值积分 2.3 复化数值积分 2.4 Romberg算法 2.5* Gauss型积分

本章要点 商 等距节点下的:Newton-Cotes公式和Romberg公式 本章作业 P68 1 2 5 8 9

2.1 数值微分 先看一个实例: 已知20世纪美国人口的统计数据为(单位:百万) 试计算美国20世纪的年增长率 2.1 数值微分 先看一个实例: 已知20世纪美国人口的统计数据为(单位:百万) 年份 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 人口 76.0 92.0 106.5 123.2 131.7 150.7 179.3 204.0 226.5 251.4 试计算美国20世纪的年增长率

表示的,用通常的导数定义无法求导,因此要寻求其他 方法近似求导。常用的数值微分方法有: 在实际问题中,往往会遇到某函数f(x) 是用表格 表示的,用通常的导数定义无法求导,因此要寻求其他 方法近似求导。常用的数值微分方法有: 一. 运用差商求数值微分 运用插值函数求数值微分 三. 运用样条插值函数求数值微分 四. 运用数值积分求数值微分

一. 运用差商求数值微分 最简单直接的数值微分方法就是用差商代替微商.

向前差商 由Taylor展开 因此,有误差

向后差商 由Taylor展开 因此,有误差

中心差商 由Taylor展开 因此,有误差

由误差表达式,h越小,误差越小,但同时舍入 误差增大,所以,有个最佳步长 我们可以用事后误差估计的方法来确定 设D(h),D(h/2)分别为步长为h,h/2的差商公式。则 时的步长h/2就是合适的步长

例: f(x)=exp(x) h f’(1.15) R(x) 0.10 3.1630 -0.0048 0.05 3.1590 -0.0008 0.09 3.1622 -0.0040 0.04 3.1588 -0.0006 0.08 3.1613 -0.0031 0.03 3.1583 -0.0001 0.07 3.1607 -0.0025 0.02 3.1575 -0.0007 0.06 3.1600 -0.0018 0.01 3.1550 -0.0032

二、插值型求导公式 --------(1)

对(1)式两边求导,有 --------(2)

由于公式(2)采取的是n次Lagrange插值多项式, 而高次插值会产生Runge现象,因此实际应用中 多采用低次插值型求导公式 --------(2) --------(3) (2)式称为插值型求导公式, (3)式为相应产生的误差 由于公式(2)采取的是n次Lagrange插值多项式, 而高次插值会产生Runge现象,因此实际应用中 多采用低次插值型求导公式

低阶插值型求导公式 1.两点公式

--------(4) --------(5) (4)(5)式称为带余项的两点求导公式 精度1阶 即

2.三点公式

其中(7)式又称为中点公式,其精度稍高 --------(6) --------(7) --------(8) (6)(7)(8)式称为带余项的三点求导公式 其中(7)式又称为中点公式,其精度稍高 精度2阶 在分段求导公式中有着重要的地位

*3.五点公式 --------(9)

组(9)称为带余项的五点求导公式 精度4阶 并且当步长h越小时,误差会越小 但是不是h越小公式越好呢? 综合考虑上述三种公式,可知五点公式的精度最高 并且当步长h越小时,误差会越小 但是不是h越小公式越好呢?

先用精度较高的分段五点公式求出节点处的导数值 例: 回到实例(美国人口) 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 76.0 92.0 106.5 123.2 131.7 150.7 179.3 204.0 226.5 251.4 解: 则 求增长率必须先求导数 先用精度较高的分段五点公式求出节点处的导数值 x'=2.1508 1.3458 1.6158 1.1908 1.2267 2.5000 2.7633 2.3075 2.2692 2.8358 r=dx/dt/x =0.0283 0.0146 0.0152 0.0097 0.0093 0.0166 0.0154 0.0113 0.0100 0.0113

三、样条求导公式 Lagrange插值型求导公式构造比较简单 但由于误差的原因,只能求出节点处的导数 其缺点显而易见 --------(13)

Hermite 插值

从而 ---------(18) ---------(19) 样条求导公式的优点: 可以求非节点处的1~2阶导数 精度较高 样条求导公式的缺点: 要求预知边界条件 比较复杂 要解三对角方程组

四. 运用数值积分求数值微分

得到

解:将数值积分公式代入