Погрешности арифметических действий.
Содержание · Абсолютная и относительная погрешности приближенных чисел.
Занятие 1 Пусть - точное значение, Относительной погрешностью значения (при 0) называется величина . Так как, значение как правило неизвестно, чаще получают оценки погрешностей вида: . Величины и называют верхними границами (или просто границами) абсолютной и относительной погрешностей. Пример 1. Абсолютная и относительная погрешности приближенного числа e. Число e - трансцендентное число, представляется бесконечной непериодической дробью e = 2.71828. Приближенное значение числа e* = 2.7. Граница абсолютной погрешности | e - e* | < 0.019, относительная погрешность числа , Значащими цифрами числа называют все цифры в его записи, начиная с первой ненулевой слева. Пример 2. Значащие цифры числа. Значащие цифры чисел подчеркнуты: 0.03589, 10.4920, 0.00456200. Значащую цифру числа называют верной, если абсолютная погрешность числа не превосходит единицы разряда, соответствующего этой цифре. Пример 3. Верные цифры числа. Верные цифры числа a = 356.78245 подчеркнуты. Если , то верных цифр в числе 5: a = 356.78245. Если , то верных цифр в числе 4: a = 356.78245. Если , то верных цифр в числе 7: a = 356.78245. Если , то верных цифр в числе 8: a = 356.78245. Для оценки погрешностей арифметических операций следует использовать следующие утверждения: Абсолютная погрешность алгебраической суммы (суммы или разности ) не превосходит суммы абсолютной погрешности слагаемых, т.е. Если а и b - ненулевые числа одного знака, то справедливы неравенства Для относительных погрешностей произведения и частного приближенных чисел верны оценки: Пример 4. Погрешности арифметических действий. Погрешности арифметических действий. Пусть числа x и y заданы с абсолютными погрешностями x и y x : = 2.5378 x : = 0.0001 y : = 2.536 y : = 0.001 Тогда относительные погрешности чисел , x = 3.94 x 10-5 , y = 3.94 x 10-4 Найдем погрешности суммы и разности чисел S1 : = x + y S1 : = x + y S1 = 5.0738 S1 = 1.1 x 10-3 S1 = 2.17 x 10-4 S2 : = x - y S2 : = x + y S2 = 1.8 x 10-3 S2 = 1.1 x 10-3 S2 = 0.61 Относительная погрешность разности в 2000 раз больше относительной погрешности суммы! Возьмем теперь другие значения x и y и вычислим погрешности произведения и частного Тогда относительные погрешности чисел S3=x y S3 = 0.015227 S4 = 422.966667 S3 : = x + y S4 : = x + y S3 : = | S3 | * S3 S4 : = | S4 | * S4 S3 = 6.604259 * 10-6 S4 = 0.183452 Абсолютная погрешность частного в 20000 раз больше абсолютной погрешности произведения!
Пусть - дифференцируемая в области G функция переменных, вычисление которой производится при приближенно заданных значениях аргументов . Тогда для абсолютной погрешности функции справедлива следующая оценка Здесь [x, x*] v отрезок, соединяющий точки x и x* =( ) Для относительной погрешности функции справедливо следующее приближенное равенство Пример 5. Погрешность вычисления функции. Погрешность функции многих переменных
Пусть x : = -3.59 y : = 0.467 z : = 563.2 По приведенным начальным условиям считаем, что погрешности равны x : = 0.01 y : = 0.001 z : = 0.1 Значение функции равно f ( x, y, z ) = 6.64198865 f ( x, y, z ) = 8.196 x 10 -3 f ( x, y, z ) = 1.234 x 10 -3
Задача 1. Выполнить округление приближенных чисел и записать результат с учетом верных цифр: a = - 0.5689176, a = 0.005 b = 1.386222 b = 0.02 Задача 2. Высота и радиус основания цилиндра измерены с точностью до 0.5%. Какова относительная погрешность при вычислении объема цилиндра?
Задача 3. Указать правила оценки абсолютных и относительных погрешностей функций: a x и x a .
Вопрос 1. Сформулируйте правила округления приближенных чисел: по дополнению и усечением. Вопрос 2. Сформулируйте определение верной цифры числа. Приведите примеры. Вопрос 3. Докажите утверждение об оценке абсолютной погрешности суммы и разности двух чисел. Вопрос 4. На основании формулы вычисления погрешности функции многих переменных сформулируйте правило вычисления вычисления абсолютной и относительной погрешностей функции одной переменной. Вопрос 5. На основании формулы вычисления погрешности функции многих переменных выведите формулу для оценки абсолютной погрешности неявной функции.
©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|