محاسبات عددی علم و هنر محاسبه است. محاسبات عددی (یا آنالیز عددی) به مطالعه ی روش ها و الگوریتم هایی گفته می شود که تقریب های عددی (در مقابل جواب های تحلیلی) را برای مسائل ریاضی بکار می برند. محاسبات عددی با اعمال شیوه های تقریبی محاسباتی به حل مسائلی از ریاضیات پیوسته می پردازد که به روش تحلیلی قابل حل نبوده و یا به سختی قابل حل تحلیلی هستند.
سرفصل هایی که در این آموزش به آن پرداخته شده است:
درس اول: خطاها و اشتباهات
درس دوم: حل دستگاه های معادلات خطی
درس سوم: درون یابی و برازش
درس چهارم: مشتق گیری و انتگرال گیری عددی
درس پنجم: حل عددی معادلات دیفرانسیل معمولی
...
برای توضیحات بیشتر و تهیه این آموزش لطفا به لینک زیر مراجعه بفرمائید:
http://faradars.org/courses/fvmth102
11. ﻋﺪدي ﻣﺤﺎﺳﺒﺎت
ﻛﻤﻚ ﺑﻪMATLAB
faradars.org/fvmth102
ﺑﺮﻧﺎﻣﻪmatlabﺑﺎزه ﻛﺮدن ﻧﺼﻒ روش)Bisection(
11
function bisect(f,a,b,tol,n)
% Bisection method for solving the nonlinear
%equation f(x)=0.
a0=a;
b0=b;
iter=0;
u=feval(f,a);
v=feval(f,b);
c=(a+b)*0.5;
err=abs(b-a)*0.5;
disp('_______________________________________')
disp(' iter a b c f(c) |b-a|/2 ')
disp('_______________________________________')
fprintf('n')
if (u*v<=0)
while (err>tol)&(iter<=n
w=feval(f,c);
fprintf('%2.0f %10.4f %10.4f %12.6f %10.6f,
%10.6fn',iter,a,b,c,w,err)
if (w*u<0)
b=c;v=w;
end
if (w*u>0)
a=c;u=w;
end
iter=iter+1;
c=(a+b)*0.5;
err=abs(b-a)*0.5;
end
if (iter>n)
disp(' Method failed to converge')
end
else
disp(' The method cannot be applied f(a)f(b)>0')
end
% Plot f(x) in the interval [a,b].
fplot(f, [a0 b0])
xlabel('x');ylabel('f(x)');grid
سرداﺮﻓ
FaraDars.org
16. ﻋﺪدي ﻣﺤﺎﺳﺒﺎت
ﻛﻤﻚ ﺑﻪMATLAB
faradars.org/fvmth102ﺑﺎزه ﻛﺮدن ﻧﺼﻒ روش ﺧﺎﺗﻤﻪ ﺑﺮاي ﺧﻄﺎ ﻣﻌﻴﺎرﻫﺎي)Bisection(
•ﻧﻜﺘﻪ:ﺑﺮايﻣﺤﺎﺳﺒﻪ،ﺧﻄﺎﻣﻲﺗﻮانازﻓﺮﻣﻮلﻫﺎﻳﻲﺑﻪﻗﺮارزﻳﺮاﺳﺘﻔﺎدهﻛﺮد:
ﻳﺎﻳﺎ
16
| |n n
n
a b
a
| |n na b
سرداﺮﻓ
FaraDars.org
17. ﻋﺪدي ﻣﺤﺎﺳﺒﺎت
ﻛﻤﻚ ﺑﻪMATLAB
faradars.org/fvmth102
ﻏﻴﺮﺧﻄﻲ ﺗﺎﺑﻊf (x)ﺑﺎزه در[a,b]ﺷﻮد ﻣﻲ زده ﺗﻘﺮﻳﺐ ﺧﻄﻲ ﺑﺼﻮرت.
روشFalse PositionﻛﻪﺑﻪﻧﺎمRegula Falsiﻧﻴﺰﻣﺸﻬﻮر،اﺳﺖﻣﺸﺎﺑﻪيﺷﻴﻮه
Bisection،ﺑﺎﺷﺪﻣﻲﺑﺎاﻳﻦﺗﻔﺎوتﻛﻪداراياﻳﻦﺑﺮﺗﺮياﺳﺖﻛﻪﺑﺎﺳﺮﻋﺖﻛﻤﻲﺑﻴﺸﺘﺮاز
يﺷﻴﻮه،ﻗﺒﻞﺟﻮابراﺑﺪﺳﺖدﻫﺪﻣﻲ.
ﻣﻌﺎدﻟﻪ3xﺟﺪﻳﺪﻛﻪازﻣﺤﻞﺗﻼﻗﻲﺧﻂواﺻﻞﺑﻴﻦ
دوﻧﻘﻄﻪوﺣﺎﺻﻞﻣﻲﺷﻮد:
ﻳﺎ ﻧﺎﺑﺠﺎﻳﻲ روشFalse Position
17
2 1
3 2 2
2 1
( )
( ) ( )
x x
x x f x
f x f x
1 1( , ( ))x f x2 2( , ( ))x f x
سرداﺮﻓ
FaraDars.org
18. ﻋﺪدي ﻣﺤﺎﺳﺒﺎت
ﻛﻤﻚ ﺑﻪMATLAB
faradars.org/fvmth102
ﺧﻄﺎ ﻣﻮﻗﻌﻴﺖ روش اﻟﮕﻮرﻳﺘﻢ)False Position(
•اول ﮔﺎم:
•دوم ﮔﺎم:
•ﺳﻮم ﮔﺎم:
•ا ﮔﺎم ﺑﻪ ﺑﺎزﮔﺮد ﻏﻴﺮاﻳﻨﺼﻮرت در ،ﺑﺮو ﭼﻬﺎر ﻣﺮﺣﻠﻪ ﺑﻪ ،ﺑﺎﺷﺪ ﺑﺮﻗﺮار ﻓﻮق ﺷﺮط اﮔﺮول
•ﭼﻬﺎرم ﮔﺎم:ﻧﻤﺎﻳﺶcاﻟﮕﻮرﻳﺘﻢ ﭘﺎﻳﺎن و رﻳﺸﻪ ﻋﻨﻮان ﺑﻪ.
18
n
n
n
n
bc
bf
ac
af
nn
nnn
n
bfaf
babf
bc
an
bn
f(an)
next estimate,
c
f(bn)
F(c)
nnn
nnnn
bbcaotherwise
aacbafcfif
11
11
,
,0)().(
2111 ||/|| ceorandabe nnnn
سرداﺮﻓ
FaraDars.org
20. ﻋﺪدي ﻣﺤﺎﺳﺒﺎت
ﻛﻤﻚ ﺑﻪMATLAB
faradars.org/fvmth102
ﺑﺮﻧﺎﻣﻪMatlabروشFalse position
function false(f,a,b,tol,n)
% False position method for solving the nonlinear
% equation f(x)=0.
a0=a;
b0=b;
iter=0;
u=feval(f,a);
v=feval(f,b);
c=(v*a-u*b)/(v-u);
w=feval(f,c);
disp('_________________________________________')
disp(' iter a b c f(c) |b-a|')
disp('_________________________________________')
fprintf('n')
if (u*v<=0)
while (abs(w)>tol)&(abs(b-a)>tol)&(iter<=n)&((v-
u)~=0)
w=feval(f,c);
fprintf('%2.0f %12.4f %12.4f %12.6f %10.6f
%10.6fn',iter,a,b,c,w,abs(b-a))
20
if (w*u<0)
b=c;v=w;
end
if (w*u>0)
a=c;u=w;
end
iter=iter+1;
c=(v*a-u*b)/(v-u);
end
if (iter>n)
disp(' Method failed to converge')
end
if (v-u==0)
disp(' Division by zero')
end
else
disp(' The method cannot be applied f(a)f(b)>0')
end
% Plot f(x) in the interval [a,b].
fplot(f,[a0 b0])
xlabel('x');ylabel('f(x)'); grid
سرداﺮﻓ
FaraDars.org
21. ﻋﺪدي ﻣﺤﺎﺳﺒﺎت
ﻛﻤﻚ ﺑﻪMATLAB
faradars.org/fvmth102ﺷﻴﻮه ﺑﻪ ﻳﺎﺑﻲ رﻳﺸﻪ ﻣﺜﺎلFalse Position
21
11 ba
:
===========================================================================================================================
سرداﺮﻓ
FaraDars.org
23. ﻋﺪدي ﻣﺤﺎﺳﺒﺎت
ﻛﻤﻚ ﺑﻪMATLAB
faradars.org/fvmth102ﺧﻄﺎ ﻣﻮﻗﻌﻴﺖ روش)False Position(
•ﻧﺎﺑﺠﺎﻳﻲ روش اﻟﮕﻮرﻳﺘﻢ و ﻛﺪ ﺷﺒﻪ)False Position(
23
1 1
1 1
0,1,...,
( ) ( )
( ) ( )
( ). ( ) 0, ,
, , .
n n n n
n n
n n n n
n n n
for n ITMAX
f b a f a b
c
f b f a
if f a f c set a a b c
otherwise set a c b b
سرداﺮﻓ
FaraDars.org
25. ﻋﺪدي ﻣﺤﺎﺳﺒﺎت
ﻛﻤﻚ ﺑﻪMATLAB
faradars.org/fvmth102
ﺑﺮﻧﺎﻣﻪMatlabروشModified False position
function Modified_fals(f,a,b,tol,n)
% False position method for solving the nonlinear
% equation f(x)=0.
a0=a;
b0=b;
iter=0;
F=feval(f,a);
G=feval(f,b);
c=(G*a-F*b)/(G-F);
W=feval(f,c);
disp('______________________________________________')
disp(' iter a b c f(c) |b-a|')
disp('______________________________________________')
fprintf('n')
if (F*G<=0)
while (abs(W)>tol)&(abs(b-a)>tol)&(iter<=n)&((G-F)~=0)
W=feval(f,c);
25
fprintf('%2.0f %12.4f %12.4f %12.6f %10.6f
%10.6fn',iter,a,b,c,w,abs(b-a))
if (W*F<0)
b=c;G=W;F=F/2;
end
if (W*F>0)
a=c;F=W;G=G/2;
end
iter=iter+1;
c=(G*a-F*b)/(G-F);
end
if (iter>n)
disp(' Method failed to converge')
end
if (G-F==0)
disp(' Division by zero')
end
else
disp(' The method cannot be applied f(a)f(b)>0')
end
% Plot f(x) in the interval [a,b].
fplot(f,[a0 b0])
xlabel('x');ylabel('f(x)'); grid
سرداﺮﻓ
FaraDars.org
37. ﻋﺪدي ﻣﺤﺎﺳﺒﺎت
ﻛﻤﻚ ﺑﻪMATLAB
faradars.org/fvmth102ﺳﻜﺎﻧﺖ روش)Secant(
37
for n=1,2,…, ITMAX
1
1
1
( )[ ]
( ) ( )
n n
n n n
n n
x x
x x f x
f x f x
1
1
1
| |
| ( ) | , | |
| |
n n
n n n
n
x x
f x x x or
x
سرداﺮﻓ
FaraDars.org
45. ﻋﺪدي ﻣﺤﺎﺳﺒﺎت
ﻛﻤﻚ ﺑﻪMATLAB
faradars.org/fvmth102ﻧﻴﻮﺗﻦ روش اداﻣﻪ-راﻓﺴﻮنﭼﻨﺪﮔﺎﻧ ﻫﺎيرﻳﺸﻪ و ﻳﺎﻓﺘﻪ ﺗﻌﻤﻴﻢﻪ
ﻣﺸﻜﻼتﻧﺎﺷﻲازﻫﺎيرﻳﺸﻪﻣﻜﺮر،ﻣﺎراﻣﺠﺒﻮرﺑﻪاﺻﻼحروشﻧﻴﻮﺗﻦﻛﻨﺪﻣﻲ.ﻓﺮضﻛﻨﻴﻢﻣﻲﻛﻪfدارايﻳﻚ
رﻳﺸﻪﻣﺎﻧﻨﺪαﺑﺎmﺑﺎرﺗﻜﺮاراﺳﺖ.اﺑﺘﺪاﺗﺎﺑﻊﺟﺪﻳﺪزﻳﺮراﺗﻌﺮﻳﻒﻣﻲﻛﻨﻴﻢ:
ﺣﺎلﺑﺎاﺳﺘﻔﺎدهازﻣﻌﺎدﻟﻪﺑﺴﻂﺗﻴﻠﻮرﺗﺎﺑﻊf (x)ﺣﻮل
αﺑﻪﺻﻮرتزﻳﺮدرآﻳﺪﻣﻲ:
ﺑﮕﻮﻧﻪايﻛﻪ:
ﺑﺎﻣﺸﺘﻖﮔﻴﺮيازﻣﻌﺎدﻟﻪ،ﻓﻮقﺑﺪﺳﺖآورﻳﻢﻣﻲ:
45
( )
( )
'( )
f x
u x
f x
( ) ( ) ( )m
f x x h x
( ) ( 1)
( ) ( )
( ) ( ) ...
! ( 1)!
m m
f f
h x x
m m
1 1
'( ) ( ) '( ) ( ) ( ) ( ) [( ) '( ) ( )]m m m
f x x h x m x h x x x h x mh x
0)(0)()()( )()1(
mm
fbutfff
سرداﺮﻓ
FaraDars.org
46. ﻋﺪدي ﻣﺤﺎﺳﺒﺎت
ﻛﻤﻚ ﺑﻪMATLAB
faradars.org/fvmth102ﻧﻴﻮﺗﻦ روش اداﻣﻪ-راﻓﺴﻮنﭼﻨﺪﮔﺎﻧ ﻫﺎيرﻳﺸﻪ و ﻳﺎﻓﺘﻪ ﺗﻌﻤﻴﻢﻪ
ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦازﻣﻌﺎدﻻتﻗﺒﻞﺗﻮانﻣﻲﻣﻌﺎدﻟﻪراﺑﻪﻓﺮمزﻳﺮﻧﻮﺷﺖ:
ﻛﻪدرآن:
ﺑﺎﺷﺪ.ازآﻧﺠﺎﻳﻲﻛﻪﻣﻲﺑﺎﺷﺪ.دارﻳﻢ:
و
ﺑﺎﺗﻮﺟﻪﺑﻪرواﺑﻂ،ﻓﻮقﺗﻮانﻣﻲاﺳﺘﺒﺎطﻛﺮدﻛﻪu(x)دارايﻳﻚﺳﺎدهرﻳﺸﻪدرx=αاﺳﺖ.ﺣﺎلﺑﺎاﻋﻤﺎلروش
ﻧﻴﻮﺗﻦﺑﻪﺗﺎﺑﻊu(x)وﺑﺎاﺳﺘﻔﺎدهازﻧﺘﺎﻳﺞﻓﻮقﺣﺎﺻﻞﺷﻮدﻣﻲ:
ﻛﻪدراﻳﻦراﺑﻄﻪ،mدرﺟﻪﭼﻨﺪﮔﺎﻧﮕﻲرﻳﺸﻪراﻣﺸﺨﺺﻛﻨﺪﻣﻲ.يﻣﻌﺎدﻟﻪﻓﻮقراروشﺗﻌﻤﻴﻢﻳﺎﻓﺘﻪﻧﻴﻮﺗﻦ
)Modified Newton Method(ﻣﻲﻧﺎﻣﻨﺪ.
46
( )
( )
'( )
f x
u x
f x
( ) ( )
( ) ( ) ( )
( ) '( ) ( )
x h x
u x x x
x h x mh x
( )
( )
( ) '( ) ( )
h x
x
x h x mh x
1
lim ( )
x
x
m
( )
( )
( )
!
m
f
h
m
1
lim '( ) lim[( ) '( ) ( )]
x x
u x x x x
m
1
( )
'( )
n
n n
n
f x
x x m
f x
سرداﺮﻓ
FaraDars.org
47. ﻋﺪدي ﻣﺤﺎﺳﺒﺎت
ﻛﻤﻚ ﺑﻪMATLAB
faradars.org/fvmth102ﻧﻴﻮﺗﻦ روش ﺑﺮاي ﻣﺜﺎل-راﻓﺴﻮنﭼ ﻫﺎيرﻳﺸﻪ و ﻳﺎﻓﺘﻪ ﺗﻌﻤﻴﻢﻨﺪﮔﺎﻧﻪ
ﺻﻮرتﻣﺜﺎل1(ﺗﺎﺑﻊدارايﻳﻚيرﻳﺸﻪﻣﻀﺎﻋﻒدر1=xﺑﺎﺷﺪﻣﻲ.ﺑﺎدرﻧﻈﺮ
ﮔﺮﻓﺘﻦ0=0xوﺑﺎاﺳﺘﻔﺎدهازروشﻧﻴﻮﺗﻦاﻳﻦرﻳﺸﻪراﺗﺨﻤﻴﻦوﺗﻘﺮﻳﺐﺑﺰﻧﻴﺪ.
==========================================================================================
ﭘﺎﺳﺦﻣﺜﺎل(ﻧﻤﻮداريازf (x)رﺳﻢﺷﺪهﺗﻮﺳﻂﻧﺮماﻓﺰارMATLABدر
ﺷﻜﻞروﺑﺮوﻧﺸﺎندادهﺷﺪهاﺳﺖ.
ﺗﻌﺮﻳﻒ:ﻓﺮضﻛﻨﻴﻢﻣﻲﻛﻪ…,1x,0xﻳﻚﺳﺮيازاﻋﺪادﻫﺴﺘﻨﺪﻛﻪﺑﻪ
ﻋﺪديﻣﺜﻞαﻫﻤﮕﺮاﺑﺎﺷﻨﺪوﻣﺠﻤﻮﻋﻪnx-α=neرادرﻧﻈﺮﺑﮕﻴﺮﻳﻢ.
ﺣﺎلاﮔﺮﻋﺪديﻣﺜﻞkوﻋﺪدﻣﺜﺒﺖﺛﺎﺑﺖدﻳﮕﺮيﻣﺜﻞCﻣﻮﺟﻮدﺑﺎﺷﻨﺪ
ﺑﻪايﮔﻮﻧﻪﻛﻪ:
آﻧﮕﺎهkراﻣﺮﺗﺒﻪﻳﺎيدرﺟﻪﻫﻤﮕﺮاﺋﻲوCراﺛﺎﺑﺖﺧﻄﺎيﻣﺠﺎﻧﺒﻲﻧﺎﻣﻨﺪﻣﻲ.
47
3 2
( ) 7 11 5f x x x x
1|
lim n
kx
n
e
C
e
0 1 2 3 4 5
-15
-10
-5
0
5
10
15
سرداﺮﻓ
FaraDars.org
53. ﻋﺪدي ﻣﺤﺎﺳﺒﺎت
ﻛﻤﻚ ﺑﻪMATLAB
faradars.org/fvmth102ﺳﻜﺎﻧﺖ و ﻧﻴﻮﺗﻦ ﻫﺎي روش ﻫﻤﮕﺮاﻳﻲ ﺑﺮرﺳﻲ
•درﺟﻬﺖﻣﺸﺨﺺﻛﺮدنيدرﺟﻪﻫﻤﮕﺮاﺋﻲدرﻫﺎيروشNewtonوSecant،ﺗﻌﺮﻳﻒزﻳﺮرااراﺋﻪ
دﻫﻴﻢﻣﻲ:
ﺗﻌﺮﻳﻒ:ﻓﺮضﻛﻨﻴﻢﻣﻲﻛﻪ…,1x,0xﻳﻚﺳﺮيازاﻋﺪادﻫﺴﺘﻨﺪﻛﻪﺑﻪﻋﺪديﻣﺜﻞαﻫﻤﮕﺮا
ﺑﺎﺷﻨﺪوﻣﺠﻤﻮﻋﻪnx-α=neرادرﻧﻈﺮﺑﮕﻴﺮﻳﻢ.ﺣﺎلاﮔﺮﻋﺪديﻣﺜﻞkوﻋﺪدﻣﺜﺒﺖﺛﺎﺑﺖدﻳﮕﺮي
ﻣﺜﻞCﻣﻮﺟﻮدﺑﺎﺷﻨﺪﺑﻪايﮔﻮﻧﻪﻛﻪ:
آﻧﮕﺎهkراﻣﺮﺗﺒﻪﻳﺎيدرﺟﻪﻫﻤﮕﺮاﺋﻲوCراﺛﺎﺑﺖﺧﻄﺎيﻣﺠﺎﻧﺒﻲﻧﺎﻣﻨﺪﻣﻲ.
•ﺣﺎلﻣﻴﺰانﻫﻤﮕﺮاﻳﻲراﺑﺮايﻫﺎيرﻳﺸﻪﺳﺎدهﻳﻚﻣﻌﺎدﻟﻪﺑﺮايﻫﺮدوروشNewtonوSecant
اﻣﺘﺤﺎنﻛﻨﻴﻢﻣﻲ.اﺑﺘﺪاروشNewtonرادرﻧﻈﺮﮔﻴﺮﻳﻢﻣﻲ.
53
1|
lim n
kx
n
e
C
e
سرداﺮﻓ
FaraDars.org
54. ﻋﺪدي ﻣﺤﺎﺳﺒﺎت
ﻛﻤﻚ ﺑﻪMATLAB
faradars.org/fvmth102ﺳﻜﺎﻧﺖ و ﻧﻴﻮﺗﻦ ﻫﺎي روش ﻫﻤﮕﺮاﻳﻲ ﺑﺮرﺳﻲ
•ﺣﺎلﻣﻴﺰانﻫﻤﮕﺮاﻳﻲراﺑﺮايﻫﺎيرﻳﺸﻪﺳﺎدهﻳﻚﻣﻌﺎدﻟﻪﺑﺮايﻫﺮدوروشNewtonوSecant
اﻣﺘﺤﺎنﻛﻨﻴﻢﻣﻲ.اﺑﺘﺪاروشNewtonرادرﻧﻈﺮﮔﻴﺮﻳﻢﻣﻲ.
•ﻃﺒﻖﻣﻌﺎدﻟﻪدارﻳﻢ:
•اﮔﺮﺗﺎﺑﻊfدوﺑﺎرﻣﺸﺘﻖﭘﺬﻳﺮ،ﺑﺎﺷﺪﺳﺮيﺗﻴﻠﻮرfﺣﻮلnxﻋﺒﺎرتزﻳﺮراﺑﺪﺳﺖﻣﻲدﻫﺪ:
ﻛﻪدرآنξﺑﻴﻦnxوαﻗﺮاردارد.
•ﭼﻮنf (α) = 0وf’ (α) ≠ 0ﺑﺮﻗﺮارﻫﺴﺘﻨﺪ؛ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦازﺗﺮﻛﻴﺐﻛﺮدندوراﺑﻄﻪﻓﻮقدارﻳﻢ:
54
1
( )
, 0
'( )
n
n n
n
f x
x x n
f x
1 1
( )
'( )
n
n n n
n
f x
e x x
f x
2
( )
( ) ( ) ( ) '( ) ''( )
2
n
n n n n
x
f a f x x f x f
2 2
1
''( ) ''( )
( )
2 '( ) '( )
n n
n n n
n n
f f
e x e
f x f x
سرداﺮﻓ
FaraDars.org
55. ﻋﺪدي ﻣﺤﺎﺳﺒﺎت
ﻛﻤﻚ ﺑﻪMATLAB
faradars.org/fvmth102ﺳﻜﺎﻧﺖ و ﻧﻴﻮﺗﻦ ﻫﺎي روش ﻫﻤﮕﺮاﻳﻲ ﺑﺮرﺳﻲ
•درﻧﺘﻴﺠﻪاﮔﺮαﻳﻚرﻳﺸﻪﺳﺎده،ﺑﺎﺷﺪﻳﺎﺑﻪﻋﺒﺎرتدﻳﮕﺮf’ (α) ≠ 0آﻧﮕﺎهﻣﻌﺎدﻟﻪ
ﻧﺸﺎندﻫﺪﻣﻲﻛﻪروشNewtonﺑﻪﺻﻮرتﻣﺮﺗﺒﻪدو
ﻫﻤﮕﺮاﺧﻮاﻫﺪﺑﻮد.ﺑﻪﻃﻮرﻣﺸﺎﺑﻪاﻳﻦﻣﻮﺿﻮعﺗﻮاﻧﺪﻣﻲﺑﻪاﻳﻦﺷﻜﻞﻧﺸﺎندادهﺷﻮدﻛﻪﺧﻄﺎي
روشSecantيﻣﻌﺎدﻟﻪزﻳﺮراارﺿﺎﻛﻨﺪﻣﻲ:
•ﻛﻪدرآنوﻛﻮﭼﻜﺘﺮﻳﻦﻫﺎيﺑﺎزهﺷﺎﻣﻞnx،αو1n+xﻫﺴﺘﻨﺪ.ﺑﻪﻫﻤﻴﻦ،ﺧﺎﻃﺮروش
SecantًﺎﺗﻘﺮﻳﺒدارايﺳﺮﻋﺖﻫﻤﮕﺮاﺋﻲﻣﺸﺎﺑﻪﺑﺎروشNewtonﺑﺎﺷﺪﻣﻲ.
55
2 2
1
''( ) ''( )
( )
2 '( ) '( )
n n
n n n
n n
f f
e x e
f x f x
1 1
''( )
2 '( )
n
n n n
n
f
e e e
f
nn
سرداﺮﻓ
FaraDars.org
72. ﻋﺪدي ﻣﺤﺎﺳﺒﺎت
ﻛﻤﻚ ﺑﻪMATLAB
faradars.org/fvmth102ﺣﻞ ﺑﺮاي ﻣﺜﺎلدﺳﺘﮕﺎهﺧﻄﻲ ﻏﻴﺮ ﻣﻌﺎدﻻتﻧﻴﻮﺗﻦ روش ﺑﻪ
72
ﺻﻮرتﻣﺜﺎل(دﺳﺘﮕﺎهﻏﻴﺮﺧﻄﻲزﻳﺮراﺑﺎاﺳﺘﻔﺎدهازروشﻧﻴﻮﺗﻦوآﻏﺎزاز)1-,1=()0(xﺣﻞﻛﻨﻴﺪ.اﻳﻦﻋﻤﻠﻴﺎتراﺗﺎ
زﻣﺎﻧﻲﻛﻪاﺳﺖراﺗﻜﺮارﻛﺮدهواداﻣﻪدﻫﻴﺪ.
==============================================================================================
ﭘﺎﺳﺦﻣﺜﺎل(اﺑﺘﺪاﺑﺎﻳﺴﺘﻲﻣﺎﺗﺮﻳﺲژاﻛﻮﺑﻴﻨﻲﺑﻪﻗﺮارزﻳﺮﻓﺮﻣﻮلﻫﺎيزﻳﺮﺗﺸﻜﻴﻞدﻫﻴﻢ:
دريﻧﻘﻄﻪ(1,-1)ﺗﺎﺑﻊﺑﺮداريوﻣﺎﺗﺮﻳﺲژاﻛﻮﺑﻴﻦﻣﻘﺎدﻳﺮزﻳﺮراﮔﻴﺮﻧﺪﻣﻲ:
دﻳﻔﺮاﻧﺴﻴﻞﻫﺎيﺟﻮاﺑﻬﺎيدﺳﺘﮕﺎهﻫﺴﺘﻨﺪ.ﺟﻮابﻫﺎيآنﻋﺒﺎرﺗﻨﺪاز:
6
|| || max{| |} 10ix x
3
1 1 2 1 2
2
2 1 2 1 2
( , ) 3 21 0
( , ) 2 2 0
f x x x x
f x x x x
2
1 2
1 2
1
3 6
( , )
2 2
x x
J x x
x
17 3 6
(1 1) , (1 1)
1 2 2
F J
(0) (0)
1 2,x x
(0)
1
(0)
2
3 6 17
2 2 1
x
x
(0)
1(0)
(0)
2
1.555556
2.05556
x
x
x
2
سرداﺮﻓ
FaraDars.org
73. ﻋﺪدي ﻣﺤﺎﺳﺒﺎت
ﻛﻤﻚ ﺑﻪMATLAB
faradars.org/fvmth102ﺣﻞ ﺑﺮاي ﻣﺜﺎل اداﻣﻪدﺳﺘﮕﺎهﺧﻄﻲ ﻏﻴﺮ ﻣﻌﺎدﻻتﻧﻴ روش ﺑﻪﻮﺗﻦ
73
اداﻣﻪﭘﺎﺳﺦﻣﺜﺎل(ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ،ﺑﻌﺪيﻧﻘﻄﻪازﺗﻜﺮارروشﻋﺒﺎرتاﺳﺖاز:
ﺑﻪﻃﻮرﻣﺸﺎﺑﻪ،ﺳﻪيﻧﻘﻄﻪﺑﻌﺪيﻋﺒﺎرﺗﻨﺪاز:
اﻳﻦﻣﺜﺎلﻧﺸﺎندادﻛﻪروشﻧﻴﻮﺗﻦﻣﻲﺗﻮاﻧﺪﺑﺴﻴﺎرﺳﺮﻳﻊﻳﻚﺗﻘﺮﻳﺐاوﻟﻴﻪﺑﻪياﻧﺪازهﻛﺎﻓﻲﻧﺰدﻳﻚﺑﻪﭘﺎﺳﺦﻣﺴﺌﻠﻪرا
ﺑﺪﺳﺖدﻫﺪ.ﻳﻜﻲازﻣﺸﻜﻼتروش،ﻧﻴﻮﺗﻦﻧﻴﺎزﺑﻪﺣﻞدﺳﺘﮕﺎهﺧﻄﻲزﻳﺮدرﻫﺮﻣﺮﺣﻠﻪﺑﺎﺷﺪﻣﻲﻛﻪاﻟﺒﺘﻪﻃﺒﻖﻣﻄﺎﻟﺐ
ﻓﺼﻞدومازﺳﺮيآﻣﻮزشﻫﺎي،ﺣﺎﺿﺮﺑﻪﺻﻮرتﻋﺪديﻗﺎﺑﻞﺣﻞﻫﺴﺘﻨﺪ:
(1)
1(1)
(1)
2
1 1.555556 2.555556
1 2.055556 3.055556
x
x
x
(2) (3) (4)1.865049 1.661337 1.643173
, ,
2.500801 2.359271 2.349844
x x x
( )
1 11 1
1
( )
1
. .
. .
. .
i
n
n n
i
n nn
x ff f
x x
f f
x x fx
سرداﺮﻓ
FaraDars.org
74. ﻋﺪدي ﻣﺤﺎﺳﺒﺎت
ﻛﻤﻚ ﺑﻪMATLAB
faradars.org/fvmth102
ﺑﺮﻧﺎﻣﻪMatlabروشﻏﻴﺮﺧﻄﻲ ﻣﻌﺎدﻻت دﺳﺘﮕﺎه ﺣﻞ ﺑﺮاي ﻧﻴﻮﺗﻦ
74
function newton_sys(F,JF,xx0,tol,maxit)
% F is the system given by an (n x 1) matrix;
% JF is the Jacobian of F given by an (n x n) matrix;
% xx0 is the (n x 1) initial vector, tol ia a tolerance;
% max_it is the maximum number of iterations.
x0=xx0
iter=1;
while(iter<=maxit)
y=-feval(JF,x0)feval(F,x0);
xn=x0+y;
err= max(abs(xn-x0));
if (err<=tol)
x=xn;
fprintf(' Newton''s method converges after %3.0f iterations to n',iter)
x
return;
else
x0=xn;
end
iter=iter+1;
end
disp('Newton''s method does not converge')
x=xn;
سرداﺮﻓ
FaraDars.org