Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Чувствительность численного решения к погрешности исходных данных




Рассмотрим примеры чрезмерной чувствительности.

Пример 1.1 Вещественный корень уравнения

где очень малое положительное число, а натуральное достаточно велико. Тогда естественно заменит нулем и положить . В данном случае абсолютная погрешность составит величину . Много это или мало – судить об этом можно придавая и численные значения. Например, взяв , =10, получим абсолютную погрешность корня , равную 0.1. Относительная погрешность при этом может оказаться сколь угодно большой, если взять сколь угодно малым.

Пример 1.2 Пример Уилкиксона. Определение корней многочлена.

Многочлен имеет 20 хорошо отделимых корней: . Предположим, что только в одном его коэффициенте, а именно при сделана ошибка: вместо в развернутый вид многочлена поставлено число . Полученный при этом так называемый возмущенный многочлен будет иметь следующие корни: , , , , , , , , .

Как видим, весьма малое возмущение (сопоставимое с одинарной машинной точностью проводимых расчетов) всего лишь в одном коэффициенте даже качественно изменило набор корней данного многочлена: половина из них перестали быть действительными.

Пример 1.3 Вычисление определенного интеграла.

Для вычисления интегралов вида

,

где , с помощью метода интегрирования “по частям” легко вывести рекуррентную формулу

; ; . (1.5)

Вычисление значений данного интеграла по рекуррентной формуле (1.5) на различных ЭВМ (несмотря на то, что на некоторых из них велись вычисления с мантиссами более 10 десятичных разрядов) не дал ни одного верного результата, точнее результат не имел ни одной верной цифры! Например, при спектр вычислений значения интеграла лежал в границах . Причина подобного явления – в числовой неустойчивости схемы (1.5). Безупречная в теоретическом плане, она совершенно непригодна с позиции вычислительной математики, поскольку неизбежная погрешность стартового значения при подсчете увеличивается в раз, т.е. катастрофически возрастает.

Если примеры 1,2 указывали на существование неустойчивых задач, то в третьем примере видно проявление неустойчивого метода вычислений. Последним, как правило, есть альтернативы.

Например, можно воспользоваться равенством (1.5), переписав его в виде

. (1.6)

Учитывая, что и , для некоторого фиксированного можно вести счет по формуле (1.6) при , задавшись значением . Так как начальная погрешность на каждом шаге теперь уменьшается в раз, то такой алгоритм будет численно устойчив. Значение при этом может быть определено экспериментально путем подбора.

Пример 1.4 Решение линейной системы.

В данном случае имеем единственное решение , . Допустив абсолютную погрешность в 0.01 в правой части одного уравнения, получим возмущенную систему:

с единственным решением , .

 





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2017-03-18; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 224 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Настоящая ответственность бывает только личной. © Фазиль Искандер
==> читать все изречения...

2340 - | 2065 -


© 2015-2024 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.008 с.