Файл: Лабораторная работа 5 Решение нелинейных уравнений и систем.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.03.2024
Просмотров: 9
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
| № | Система уравнений | № | Система уравнений |
| 9 |   | 24 |   |
| 10 |   | 25 |   |
| 11 |   | 26 |   |
| 12 |   | 27 |   |
| 13 |   | 28 |   |
| 14 |   | 29 |   |
| 15 |   | 30 |   |
Нелинейные уравнения и системы в SCILAB
1. Алгебраические уравнения
a0xn+a1xn–1+…+an–1x+an=0, где a0≠0, n1,
ai – коэффициенты алгебраического уравнения n–й степени.
Чтобы решить алгебраическое уравнение в Scilab необходимо:
-
определить (задать) полином; -
найти его корни.
Для определения алгебраического уравнения предназначена функция
poly(a, 'x', ['fl'])
где
a – число или матрица чисел, x – символьная переменная, fl – строковая переменная, определяющая способ задания полинома. Параметр fl принимает два значения 'r' или 'c'. Если fl=c, то формируется полином с коэффициентами, хранящимися в параметре a. Если fl=r, то значения параметра a воспринимаются функцией как корни, для которых необходимо рассчитать коэффициенты соответствующего полинома. По умолчанию fl=r.
Примеры создания полиномов.
-->poly([1 0 2],'x')
ans =
2 3
2x - 3x + x
-->poly([1 0 2],'x','c')
ans =
2
1 + 2x
Для отыскания корней полинома (решения алгебраического уравнения) применяют функцию
roots(p)
где p заданный ранее полином.
ЗАДАЧА 1. Найти корни полинома 2x4–8x3+8x2–1=0.
Графическое решение
x=-1:0.2:3; y=-1+8*x^2-8*x^3+2*x^4; plot(x,y); xgrid()
Аналитическое решение
-->V=[-1 0 8 -8 2];
-->p=poly(V,'x','c')
p =
2 3 4
- 1 + 8x - 8x + 2x
-->X=roots(p)
X =
! 0.4588039 !
! - 0.3065630 !
! 1.5411961 !
! 2.306563 !
2. Трансцендентные уравнения
Для решения уравнения отличного от алгебраического f(x)=0 необходимо
-
задать функцию f(x), описывающая левую часть уравнения; -
найти начальное приближение корня x0; -
уточнить начальное приближение численно.
Задать функцию в Scilab можно при помощи оператора
deff('[y]=f(x)','y=fun')
где x – входной параметр; y – выходной параметр, то есть переменная, которой будет присвоен конечный результат вычислений; f – имя с которым функция будет вызываться, fun – строка символов, определяющих функцию.
Вычислить приближенное значение корня уравнения f(x)=0 можно, если построить график функции f(x) и найти точки его пересечения с осью ОХ.
Решают заданное уравнение f(x)=0 с помощью функции
fsolve(x0,f),
где x0 – начальное приближение, f – функция, описывающая левую часть уравнения f(x)=0.
ЗАДАЧА 2. Найти корни уравнения f(x)=ex/5–2(x-1)2.
x=-2:0.2:6;
deff('[y]=f(x)', 'y=exp(x)/5-2*(x-1)^2'); plot(x,y)
График функции f(x) трижды пересекает ось абсцисс, то есть уравнение имеет три корня.
Последовательно вызывая функцию fsolve с различными начальными приближениями, получим все решения заданного уравнения.
-->x(1)=fsolve(0,f);
-->x(2)=fsolve(2,f);
-->x(3)=fsolve(5,f);
-->x
x =
! 0.5778406 !
! 1.7638701 !
! 5.1476865 !
Начальные приближения можно задать в виде вектора и тогда функцию можно вызвать один раз.
-->fsolve([0;2;5],f)
ans =
! 0.5778406 !
! 1.7638701 !
! 5.1476865 !
3. Системы уравнений
Для решения систем уравнений в Scilab так же применяют функцию fsolve(x0,f).
ЗАДАЧА 3. Решить систему уравнений:{x12+x22=1; x13–x2=0}.
x=-1:0.01:1;
y1=(1-x^2)^0.5;
y2=-(1-x^2)^0.5;
y3=x^3;
plot(x,y1,x,y2,x,y3)
Графическое решение системы показывает, что она имеет две пары корней.
Окружность и гипербола пересекаются в точках [0.8;0.6] и [-0.8;-0.6]. Эти значения приблизительны. Для того чтобы уточнить их, применим функцию fsolve, предварительно определив систему.
deff('[y]=fun(x)', 'y(1)=x(1)^2+x(2)^2-1; y(2)=x(1)^3-x(2)');
fsolve([-0.5 -0.5],fun)
ans =
-0.8260314 - 0.5636242
fsolve([0.5 0.5],fun)
ans =
0.8260314 0.5636242
