Turunan Numerik dengan Metode
Newton-Gregory Backward (NGB)

                    Oleh:
                   Kelompok 5
   Fahrul Hakim             (103174092)
   Ganang Wahyu H           (103174213)
   M. Sigit Widodo          (103174216)
   Alvita Wulansari         (103174221)
   Eviana Budiarti          (103174232)
                     2010 E
A. Pendahuluan
Aplikasi matematika pada bidang-bidang fisika, biologi, kimia ataupun sosial
seringkali memerlukan perhitungan diferensial atau derivatif dari suatu fungsi.



                      Dua situasi mendasar apabila suatu proses memerlukan
                 turunan numerik:
                 1. Apabila fungsi f dinyatakan hanya dengan sekumpulan titik-
                     titik data (x0, f0 ), (x1, f1 ), (x3, f3 ), …, (xn, fn ) dan nilai-nilai
                     fungsi tersebut tidak diketahui.
                 2. Apabila fungsi f terlalu rumit dan diferensiasi secara analitik.


    Oleh karena itu, kita dapat menggunakan metode numerik untuk
 memperoleh penyelesaiannya.
B. Turunan Numerik Newton-Gregory Backward (NGB)



   1. Dengan hampiran polinom interpolasi




                     2. Dengan bantuan deret Taylor
Sehingga
1,3   3,669
               0,813
1,5   4,482            0,179
               0,992           0,041
1,7   5,474            0,220           0,007
               1,212           0,048
1,9   6,686            0,268           0,012
               1,480           0,060
2,1   8,166            0,326           0,012
               1,808           0,072
2,3   9,974            0,400
               2,208
2,5   12,182
Derivatif yang Lebih
       Tinggi
Sebelumnya...




diperoleh...
Apabila s = 0, maka




Agar mudah, gunakan persamaan:
Dengan demikian:
Contoh soal...
• Dengan menggunakan Tabel pada contoh 1, hitung nilai
  pendekatan dari y’’ (2,1)

• Penyelesaian:
Penurunan Rumus Turunan dengan Deret
                    Taylor
 • Kurva Pendekatan Penghitungan Turunan Numerik Dengan
      Pendekatan selisih mundur                f ( x0 ) f ( x0 h)      f0 f   1
                                  f ' ( x0 )
                                                        h                h

f0                                                          y = f(x)




f-1


                                  h


                       x-1                      x0
Pendekatan Turunan Pertama Selisih – Mundur

Uraikan f(xi-1) disekitar xi:

                        ( xi   1    xi )                ( xi   1        xi ) 2
f ( xi 1 )   f ( xi )                      f ' ( xi )                            f ' ' ( xi ) ...
                               1!                                  2!
                 h2
f i 1 f i hf i '      f i ' ' ...
                  2
                 h2
hf i' f i f i 1        f i ' ' ...
                  2
      fi fi 1 h
fi '                fi ' '
         h       2
      fi fi 1
fi '             O ( h)
         h
• yang dalam hal ini galat berupa
  O(h) = h/2 f’’(t), xi-1<t<xi
• Untuk nilai-nilai f di x0 dan x1 persamaan rumusnya:

         f0       f   1
  f0 '                    O ( h)   dalam hal ini, O(h) = h/2 f’’(t), xi-1<t<xi
              h
Pendekatan Turunan Kedua Selisih – Mundur

• Dengan cara yang sama seperti di atas, diperoleh
            fi   2   2 fi   1   fi
   fi ' '                            O ( h)   dalam hal ini, O(h) = h f’’(t), xi-2<t<xi
                     h2

• Untuk nilai-nilai f di x-2, x0 dan x1 persamaan
  rumusnya:
            fi   2   2f     1   f0
   f0 ' '                            O ( h)   dalam hal ini, O(h) = hf’’(t), xi-2<t<xi
                     h2
• Contoh:
1.Backward difference (dua titik)
                      𝒇 𝒙 − 𝒇(𝒙 − 𝒉)
     𝑹𝒖𝒎𝒖𝒔 ∶ 𝒇′ 𝒙 =
                            𝒉


Diketahui data sebagai berikut
       x         f(x) = e-x Sin (x)
      0.4                 0.261035     f’(1)= - 0.110794 (eksak)
                                       Hitung nilai pendekatan f’(1) dan
      0.6                 0.309882      galat dengan selisih h = 0.2 !
      0.8                 0.322329
       1                  0.309560
      1.2                 0.280725
      1.4                 0.243009
      1.6                 0.201810
Penyelesaian:
             𝑓 𝑥 − 𝑓(𝑥 − ℎ)
    𝑓′ 𝑥 ≈
                  ℎ
            𝑓 1 − 𝑓 1 − 0.2
    𝑓′ 1 ≈
                  0.2
           0.309560 − 0.322329
         ≈
                    0.2
         ≈ −0.063845
    Error = Selisih nilai pertama dan kedua
     =|−0.063845 − −0.110794 | = 0.046948797
2.Backward difference (tiga titik)
                   𝟑 𝒇 𝒙 − 𝟒𝒇 𝒙 − 𝒉 + 𝒇 𝒙 − 𝟐𝒉
  𝑹𝒖𝒎𝒖𝒔 ∶ 𝒇′ 𝒙 ≈
                                𝟐𝒉




   Diketahui data sebagai berikut:
                                             𝑓 ′ 1 = −0.110794 (𝑒𝑘𝑠𝑎𝑘)
          x          f(x) = e-x Sin (x)
                                             Hitung nilai pendekatan f’(1)
         0.4              0.261035           dan galat dengan selisih h = 0.2 !
         0.6              0.309882
         0.8              0.322329
          1               0.309560
         1.2              0.280725
         1.4              0.243009
         1.6              0.201810
Penyelesaian:
   ′
           3 × 0.309560 − 4𝑓 𝑥 − ℎ + 𝑓(𝑥 − 2ℎ)
   𝑓 (𝑥) ≈
                             2ℎ
    ′
           3 𝑓 𝑥 − 4 × 0.322329 + 0.309882
   𝑓 (1) ≈
                          0.4
        ≈ −0.1268837
  Error = Selisih nilai pertama dan kedua
   =|−0.1268837 − −0.110794 | =0.0160897
3. Backward difference (turunan kedua)




  0.4     0.261035
  0.6     0.309882
  0.8     0.322329
                      Hitung nilai pendekatan
   1      0.309560
                      f”(1) dan galat dengan
  1.2     0.280725
                      selisih h = 0,2 !
  1.4     0.243009
  1.6     0.201810
Contoh soal pemilihan rumus NGB
Diberikan data dalam bentuk tabel berikut.
Ringkasan Rumus Turunan
 dengan Metode Newton-
    Gregory Mundur
Rumus untuk Data Tanpa Diketahui Fungsi
Rumus untuk Data dengan Diketahui Fungsi
Sekian, terima kasih . . .
......

Metnum gregory mundur ( ppt )

  • 1.
    Turunan Numerik denganMetode Newton-Gregory Backward (NGB) Oleh: Kelompok 5 Fahrul Hakim (103174092) Ganang Wahyu H (103174213) M. Sigit Widodo (103174216) Alvita Wulansari (103174221) Eviana Budiarti (103174232) 2010 E
  • 2.
    A. Pendahuluan Aplikasi matematikapada bidang-bidang fisika, biologi, kimia ataupun sosial seringkali memerlukan perhitungan diferensial atau derivatif dari suatu fungsi. Dua situasi mendasar apabila suatu proses memerlukan turunan numerik: 1. Apabila fungsi f dinyatakan hanya dengan sekumpulan titik- titik data (x0, f0 ), (x1, f1 ), (x3, f3 ), …, (xn, fn ) dan nilai-nilai fungsi tersebut tidak diketahui. 2. Apabila fungsi f terlalu rumit dan diferensiasi secara analitik. Oleh karena itu, kita dapat menggunakan metode numerik untuk memperoleh penyelesaiannya.
  • 3.
    B. Turunan NumerikNewton-Gregory Backward (NGB) 1. Dengan hampiran polinom interpolasi 2. Dengan bantuan deret Taylor
  • 5.
  • 8.
    1,3 3,669 0,813 1,5 4,482 0,179 0,992 0,041 1,7 5,474 0,220 0,007 1,212 0,048 1,9 6,686 0,268 0,012 1,480 0,060 2,1 8,166 0,326 0,012 1,808 0,072 2,3 9,974 0,400 2,208 2,5 12,182
  • 10.
  • 11.
  • 12.
    Apabila s =0, maka Agar mudah, gunakan persamaan:
  • 14.
  • 16.
    Contoh soal... • Denganmenggunakan Tabel pada contoh 1, hitung nilai pendekatan dari y’’ (2,1) • Penyelesaian:
  • 17.
    Penurunan Rumus Turunandengan Deret Taylor • Kurva Pendekatan Penghitungan Turunan Numerik Dengan Pendekatan selisih mundur f ( x0 ) f ( x0 h) f0 f 1 f ' ( x0 ) h h f0 y = f(x) f-1 h x-1 x0
  • 18.
    Pendekatan Turunan PertamaSelisih – Mundur Uraikan f(xi-1) disekitar xi: ( xi 1 xi ) ( xi 1 xi ) 2 f ( xi 1 ) f ( xi ) f ' ( xi ) f ' ' ( xi ) ... 1! 2! h2 f i 1 f i hf i ' f i ' ' ... 2 h2 hf i' f i f i 1 f i ' ' ... 2 fi fi 1 h fi ' fi ' ' h 2 fi fi 1 fi ' O ( h) h
  • 19.
    • yang dalamhal ini galat berupa O(h) = h/2 f’’(t), xi-1<t<xi • Untuk nilai-nilai f di x0 dan x1 persamaan rumusnya: f0 f 1 f0 ' O ( h) dalam hal ini, O(h) = h/2 f’’(t), xi-1<t<xi h
  • 20.
    Pendekatan Turunan KeduaSelisih – Mundur • Dengan cara yang sama seperti di atas, diperoleh fi 2 2 fi 1 fi fi ' ' O ( h) dalam hal ini, O(h) = h f’’(t), xi-2<t<xi h2 • Untuk nilai-nilai f di x-2, x0 dan x1 persamaan rumusnya: fi 2 2f 1 f0 f0 ' ' O ( h) dalam hal ini, O(h) = hf’’(t), xi-2<t<xi h2
  • 21.
    • Contoh: 1.Backward difference(dua titik) 𝒇 𝒙 − 𝒇(𝒙 − 𝒉) 𝑹𝒖𝒎𝒖𝒔 ∶ 𝒇′ 𝒙 = 𝒉 Diketahui data sebagai berikut x f(x) = e-x Sin (x) 0.4 0.261035 f’(1)= - 0.110794 (eksak) Hitung nilai pendekatan f’(1) dan 0.6 0.309882 galat dengan selisih h = 0.2 ! 0.8 0.322329 1 0.309560 1.2 0.280725 1.4 0.243009 1.6 0.201810
  • 22.
    Penyelesaian: 𝑓 𝑥 − 𝑓(𝑥 − ℎ) 𝑓′ 𝑥 ≈ ℎ 𝑓 1 − 𝑓 1 − 0.2 𝑓′ 1 ≈ 0.2 0.309560 − 0.322329 ≈ 0.2 ≈ −0.063845 Error = Selisih nilai pertama dan kedua =|−0.063845 − −0.110794 | = 0.046948797
  • 23.
    2.Backward difference (tigatitik) 𝟑 𝒇 𝒙 − 𝟒𝒇 𝒙 − 𝒉 + 𝒇 𝒙 − 𝟐𝒉 𝑹𝒖𝒎𝒖𝒔 ∶ 𝒇′ 𝒙 ≈ 𝟐𝒉 Diketahui data sebagai berikut: 𝑓 ′ 1 = −0.110794 (𝑒𝑘𝑠𝑎𝑘) x f(x) = e-x Sin (x) Hitung nilai pendekatan f’(1) 0.4 0.261035 dan galat dengan selisih h = 0.2 ! 0.6 0.309882 0.8 0.322329 1 0.309560 1.2 0.280725 1.4 0.243009 1.6 0.201810
  • 24.
    Penyelesaian: ′ 3 × 0.309560 − 4𝑓 𝑥 − ℎ + 𝑓(𝑥 − 2ℎ) 𝑓 (𝑥) ≈ 2ℎ ′ 3 𝑓 𝑥 − 4 × 0.322329 + 0.309882 𝑓 (1) ≈ 0.4 ≈ −0.1268837 Error = Selisih nilai pertama dan kedua =|−0.1268837 − −0.110794 | =0.0160897
  • 25.
    3. Backward difference(turunan kedua) 0.4 0.261035 0.6 0.309882 0.8 0.322329 Hitung nilai pendekatan 1 0.309560 f”(1) dan galat dengan 1.2 0.280725 selisih h = 0,2 ! 1.4 0.243009 1.6 0.201810
  • 27.
    Contoh soal pemilihanrumus NGB Diberikan data dalam bentuk tabel berikut.
  • 28.
    Ringkasan Rumus Turunan dengan Metode Newton- Gregory Mundur
  • 29.
    Rumus untuk DataTanpa Diketahui Fungsi
  • 30.
    Rumus untuk Datadengan Diketahui Fungsi
  • 31.