Розрахунок інтегралів за допомогою методів Гауса та Чебишева

БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Розрахунок інтегралів за допомогою методів Гауса та Чебишева

Розрахунок інтегралів за допомогою методів Гауса та Чебишева

7

Міністерство освіти і науки України

В даній курсовій роботі проведено дослідження різницевого методу для розв'язання крайової задачі. Дослідження проводиться на прикладі заданого диференційного рівняння. Дається опис методу та задачі в цілому.

Розв'язок даної задачі реалізовано на ЕОМ, причому було складено алгоритм та програму в середовищі Borland Delphi 7. Програма є досить простою та зрозумілою для користувача середнього рівня. Готову програму можна використовувати навіть на мінімальних системних параметрах процесора типу Intel P-100, 8 Мb ОЗУ та операційній системі MS-Windows 95.

3. Функціональне призначення

Розроблена програма дозволяє розрахувати вказаний інтеграл:

,

методами Чебишева та Гауса з кроками 0,1 і 0,05.

Результати виводяться у текстовій формі.

4. Розробка та опис логічної частини програми

В даній курсовій роботі було розроблено програмне забезпечення для розв'язання та дослідження заданого диференційного рівняння. Розвязок ведеться за різницевим алгоритмом. Кодування на мові Паскаль проводилося з застосуванням інтуїтивно-зрозумілих назв змінних та процедур. Також відступи та табуляція дозволяє досить легко збагнути структуру програми.

В інтерфейсі також не допущено зайвих елементів.

5. Керівництво оператору

Для завантаження програми необхідно запустити програмний файл Project1.exe. При цьому зявиться вікно (рис. 1), де можна задати початкові умови, переглянути постановку задачі а також ознайомитися з розв'язком при натисненні кнопки Розвязок.

Рисунок 1. Інтерфейс програми.

6. Результати обчислень

Результати обчислень:

Метод Гауса: 0,9962219100

Похибка: 0,0004163754

Метод Чебишева: 0,9961046200

Похибка: 0,0111120270

Точне розвязання (Mathcad): 1,1367262

Висновки

При виконані даної курсової роботи я навчилась розраховувати інтеграли за допомогою методів Гауса та Чебишева. Було відмічено, що метод Гауса є значно точнішим від Чебишева, за що і отримав назву метода найвищої математичної точності.

Література

Самарський А.А. Вступ в чисельні методи. - М.: Наука,

1987. - 286 с.

2.Квєтний Р.Н., Маліков В.Т. Обчислювльні методи та використання ЕОМ. Вища школа, 1989 - 55 с., 104 с.

Додаток A - Алгоритм роботи програми

Додаток Б - Лістинг програми

unit Unit1;

interface

uses

Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms,

Dialogs, StdCtrls, ExtCtrls, Buttons, Math;

type

TForm1 = class(TForm)

GroupBox2: TGroupBox;

BitBtn1: TBitBtn;

BitBtn2: TBitBtn;

BitBtn3: TBitBtn;

Memo1: TMemo;

LabeledEdit1: TLabeledEdit;

procedure BitBtn1Click(Sender: TObject);

procedure BitBtn2Click(Sender: TObject);

private

{ Private declarations }

public

{ Public declarations }

end;

var

Form1: TForm1;

implementation

uses Unit2;

{$R *.dfm}

procedure TForm1.BitBtn1Click(Sender: TObject);

begin

Form2.ShowModal;

end;

procedure TForm1.BitBtn2Click(Sender: TObject);

const

c = 1.5;

d = 2.0;

n = 3;

tc:array[1..3] of extended = (-0.707107, 0, 0.707107);

tg:array[1..3] of extended = (-0.77459667, 0, 0.77459667);

Ag:array[1..3] of extended = (5/9, 8/9, 5/9);

function f(x:extended):extended;

begin

result := c*x/2+1/cos(d*x);

end;

function f_4(x:extended):extended;

begin

result := power(d,4)*

(24-20*power(cos(d*x),2)+

power(cos(d*x),4))/

power(cos(d*x),5);

end;

function f_6(x:extended):extended;

begin

result := -power(d,6)*

(-720-840*power(cos(d*x),2)-

182*power(cos(d*x),4)+power(cos(d*x),6))/

power(cos(d*x),7);

end;

var

i :integer;

h, x,a,b:Extended;

sumC,sumG,iG,iC,ec,max:Extended;

errC,errG:Extended;

begin

try

h:=StrToFloat(LabeledEdit1.Text);

a := 0.0;

b := 0.785-h;

errC:=0; errG:=0;

x:=a; sumC:=0; sumG:=0;

while x<b do begin

iG:=0; iC:=0; ec:=0; max:=0;

for i:=1 to 3 do begin

iC:=iC+(f((2*x+h)/2+h/2*tC[i]));

iG:=iG+(Ag[i]*f((2*x+h)/2+h/2*tG[i]));

ec:=ec+power((2*x+h)/2+h/2*tC[i]-(2*x+h)/2,n+1)*f_4((2*x+h)/2+h/2*tC[i]);

if f_6((2*x+h)/2+h/2*tG[i])>max then max:=f_6((2*x+h)/2+h/2*tG[i]);

end;

iC:=iC*h/n;

iG:=iG*h/2;

sumC:=sumC+iC;

sumG:=sumG+iG;

max:=power(h,2*n+1)*power(6,4)*max/power(2,2*n+1)/power(120,3)/(2*n+1);

if h/18*ec>errC then errC:=h/18*ec;

if max>errG then errG:=max;

x:=x+h;

end;

a := 0.785+h;

b := 1;

x:=a;

while x<b do begin

iG:=0; iC:=0; ec:=0; max:=0;

for i:=1 to 3 do begin

iC:=iC+(f((2*x+h)/2+h/2*tC[i]));

iG:=iG+(Ag[i]*f((2*x+h)/2+h/2*tG[i]));

ec:=ec+power((2*x+h)/2+h/2*tC[i]-(2*x+h)/2,n+1)*f_4((2*x+h)/2+h/2*tC[i]);

if f_6((2*x+h)/2+h/2*tG[i])>max then max:=f_6((2*x+h)/2+h/2*tG[i]);

end;

iC:=iC*h/n;

iG:=iG*h/2;

sumC:=sumC+iC;

sumG:=sumG+iG;

max:=power(h,2*n+1)*power(6,4)*max/power(2,2*n+1)/power(120,3)/(2*n+1);

if h/18*ec>errC then errC:=h/18*ec;

if max>errG then errG:=max;

x:=x+h;

end;

with Memo1.Lines do begin

clear;

Add('Результати обчислень: ');

Add(' Метод Гауса: '+FloatToStrF(sumG,ffFixed,8,10));

Add(' Похибка: '+FloatToStrF(errG,ffFixed,8,10));

Add(' Метод Чебишева: '+FloatToStrF(sumC,ffFixed,8,10));

Add(' Похибка: '+FloatToStrF(errC,ffFixed,8,10));

Add(' Точне розвязання (Mathcad):

'+FloatToStrF(1.1367262217813367605,ffFixed,8,10));

end;

except

on EConvertError do

Application.MessageBox('Неправильно введен_ дан_', 'Увага');

end;

end;

end.