Табулирование функции применение табулирования к решению уравнения

Тема: Табулирование функции. Применение табулирования к решению уравнения f(x)=0.

Цель работы: составление программы табулирования функции y= f(x) и ее использование для нахождения корня уравнения f(x)=0 с заданной точностью.

Варианты заданий лабораторной работы №3 приведены в таблице 3.1.

Работа состоит из двух задач:

Задача 1. Найти таблицу значений функций y = f(x) на отрезке [a, b] с шагом h.

Задача 2.Вычислить корень уравнения f(x) = 0 на отрезке [a, b] с точностью e=0,005.

Перед выполнением задания любого уровня необходимо проверить графически, что на заданном отрезке [a, b] находится корень уравнения. Если корня на заданном отрезке нет, то следует определить по графику новый отрезок, содержащий корень, и при решении задачи рассматривать его. График привести в отчёте.

Задание (1 уровень)

1. Графически получить приближённое решение уравнения f(x) = 0. Уравнение взять из таблицы 3.1 в соответствии с номером своего варианта.

2. Составить блок-схему алгоритма табулирования функции f(x) на отрезке [a, b] с шагом h=0,1.

3. Составить программу табулирования функции f(x) на отрезке [a, b] с шагом h=0,1.

4. Ввести программу, выполнить её, получить и выписать 11 пар значений (x, y).

5. Для вычисления корня уравнения f(x) = 0 найти и выписать отрезок , полученный в результатах табулирования, на концах которого f(x) имеет разные знаки.

6. Повторно запуская программу табулирования, получить таблицу значений функции f(x) на отрезке с шагом h=0,1.

7. С экрана выписать новый отрезок , на концах которого функция f(x) имеет разные знаки. Вычислить середину этого отрезка – это и будет приближённый корень уравнения f(x)=0, с точностью

8. Вычислить значение функции в корне. Выписать полученные результаты.

Задание (2 уровень)

1. Графически получить приближенное решение уравнения f(x) = 0. Уравнение взять из таблицы 3.1 в соответствии с номером своего варианта.

2. Изменить блок-схему задачи табулирования функции f(x), предусмотрев возможность повторного запуска алгоритма табулирования на новом интервале с новым шагом h ( Выход из программы должен быть выполнен, если длина найденного интервала окажется меньше либо равна заданной погрешности e Перед выходом вычислить корень уравнения как середину последнего отрезка и значение функции в корне.

3. Составить программу табулирования f(x) на [a, b] с шагом h по новой блок-схеме.

4. Запустить программу, получить результаты по табулированию функции f(x) последовательно на данном интервале [a, b] с шагом h=0,1 и на каждом новом интервале , где функция меняет знак на противоположный, с шагом .

5. С экрана выписать результаты табулирования на первом интервале, а для последующих результатов – выписывать две строки, где функция меняет свой знак. Выписать корень уравнения и значение функции в корне.

Задание (3 уровень)

1. Графически получить приближённое решение уравнения f(x) = 0. Уравнение взять из таблицы 3.1 в соответствии с номером своего варианта.

2. Составить блок-схему и программу, реализующие алгоритм вычисления корня уравнения f(x)=0 на интервале [a, b] с заданной точностью . Для нахождения корня использовать алгоритм табулирования функции f(x), последовательно уменьшая в 10 раз интервал поиска , где пока не выполнится условие: .

Замечания:

а) на каждом отрезке проводить не более 10 вычислений значений функции f(x);

б) приближенным решением уравнения считать середину последнего отрезка .

3. Ввести программу, выполнить её и получить результат. На экран вывести границы каждого нового интервала поиска корня, корень уравнения, заданную точность и значение функции в корне.

Задача 1. Найти таблицу значений функций y= f(x) на отрезке [a, b] с шагом h=0.1, где , a=1, b=2.

Задача 2.Найти корень уравнения f(x) = 0 на отрезке [a, b] с точностью
e= 0.005.

Порядок выполнения задания (1 уровень)

1. Решение уравнения графическим методом.

1.1. Проверим графически, что на заданном отрезке [a, b] есть корень уравнения f(x)= 0, т.е.

. (1)

Перепишем уравнение (1):

Построим два графика (рис. 3.1)

Рис. 3.1. Пересечение графиков

Графики пересекаются друг с другом в точке М. Абсцисса точки М (X * ) – есть корень уравнения

1.2. Если на заданном в условии отрезке графики не пересекаются, то это означает, что данный отрезок не содержит корня уравнения. В этом случае следует определить по графику новый отрезок, содержащий корень, и при решении задачи рассматривать его.

2. Составление блок-схемы задачи табулирования.

2.1. Входные данные: a, b – границы отрезка, h — шаг.

Выходные данные: 11 пар значений (x, y).

L t1UKDXHTtVBSKC5JzEtJzMnPS7VVqkwtVrK34+UCAAAA//8DAFBLAwQUAAYACAAAACEAUwHCU8IA AADaAAAADwAAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbESPQYvCMBSE7wv7H8Jb8LKsqSKydI1SCqIHYdHV+6N5 tsXkpSTR1n9vhAWPw8x8wyxWgzXiRj60jhVMxhkI4srplmsFx7/11zeIEJE1Gsek4E4BVsv3twXm 2vW8p9sh1iJBOOSooImxy6UMVUMWw9h1xMk7O28xJulrqT32CW6NnGbZXFpsOS002FHZUHU5XK2C 350pvSmp35T30/Z4mhWfu3mh1OhjKH5ARBriK/zf3moFM3heSTdALh8AAAD//wMAUEsBAi0AFAAG AAgAAAAhAPD3irv9AAAA4gEAABMAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAFtDb250ZW50X1R5cGVzXS54bWxQ SwECLQAUAAYACAAAACEAMd1fYdIAAACPAQAACwAAAAAAAAAAAAAAAAAuAQAAX3JlbHMvLnJlbHNQ SwECLQAUAAYACAAAACEAMy8FnkEAAAA5AAAAEAAAAAAAAAAAAAAAAAApAgAAZHJzL3NoYXBleG1s LnhtbFBLAQItABQABgAIAAAAIQBTAcJTwgAAANoAAAAPAAAAAAAAAAAAAAAAAJgCAABkcnMvZG93 bnJldi54bWxQSwUGAAAAAAQABAD1AAAAhwMAAAAA «>

L t1UKDXHTtVBSKC5JzEtJzMnPS7VVqkwtVrK34+UCAAAA//8DAFBLAwQUAAYACAAAACEAZsxCcMIA AADaAAAADwAAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbESPT4vCMBTE7wt+h/AEb2uq4LJWo6hQ8SLL+gevj+a1 KTYvpYlav/1mQfA4zMxvmPmys7W4U+srxwpGwwQEce50xaWC0zH7/AbhA7LG2jEpeJKH5aL3McdU uwf/0v0QShEh7FNUYEJoUil9bsiiH7qGOHqFay2GKNtS6hYfEW5rOU6SL2mx4rhgsKGNofx6uFkF m/WlzM7Nz37bmUudVfsim04KpQb9bjUDEagL7/CrvdMKJvB/Jd4AufgDAAD//wMAUEsBAi0AFAAG AAgAAAAhAPD3irv9AAAA4gEAABMAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAFtDb250ZW50X1R5cGVzXS54bWxQ SwECLQAUAAYACAAAACEAMd1fYdIAAACPAQAACwAAAAAAAAAAAAAAAAAuAQAAX3JlbHMvLnJlbHNQ SwECLQAUAAYACAAAACEAMy8FnkEAAAA5AAAAEAAAAAAAAAAAAAAAAAApAgAAZHJzL3NoYXBleG1s LnhtbFBLAQItABQABgAIAAAAIQBmzEJwwgAAANoAAAAPAAAAAAAAAAAAAAAAAJgCAABkcnMvZG93 bnJldi54bWxQSwUGAAAAAAQABAD1AAAAhwMAAAAA «>

L t1UKDXHTtVBSKC5JzEtJzMnPS7VVqkwtVrK34+UCAAAA//8DAFBLAwQUAAYACAAAACEAQCjn8sQA AADbAAAADwAAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbESPQWvCQBSE70L/w/IK3nRTpa1GV6lCpBcRreL1kX3J BrNvQ3bV9N93C4LHYWa+YebLztbiRq2vHCt4GyYgiHOnKy4VHH+ywQSED8gaa8ek4Jc8LBcvvTmm 2t15T7dDKEWEsE9RgQmhSaX0uSGLfuga4ugVrrUYomxLqVu8R7it5ShJPqTFiuOCwYbWhvLL4WoV rFfnMjs1u+2mM+c6q7ZFNn0vlOq/dl8zEIG68Aw/2t9awfgT/r/EHyAXfwAAAP//AwBQSwECLQAU AAYACAAAACEA8PeKu/0AAADiAQAAEwAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAW0NvbnRlbnRfVHlwZXNdLnht bFBLAQItABQABgAIAAAAIQAx3V9h0gAAAI8BAAALAAAAAAAAAAAAAAAAAC4BAABfcmVscy8ucmVs c1BLAQItABQABgAIAAAAIQAzLwWeQQAAADkAAAAQAAAAAAAAAAAAAAAAACkCAABkcnMvc2hhcGV4 bWwueG1sUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhAEAo5/LEAAAA2wAAAA8AAAAAAAAAAAAAAAAAmAIAAGRycy9k b3ducmV2LnhtbFBLBQYAAAAABAAEAPUAAACJAwAAAAA= «>

L t1UKDXHTtVBSKC5JzEtJzMnPS7VVqkwtVrK34+UCAAAA//8DAFBLAwQUAAYACAAAACEAWip1C8AA AADbAAAADwAAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbERPy4rCMBTdD/gP4QpuBk11BpFqlFIYdCEM42N/aa5t MbkpScbWvzeLgVkeznuzG6wRD/KhdaxgPstAEFdOt1wruJy/pisQISJrNI5JwZMC7Lajtw3m2vX8 Q49TrEUK4ZCjgibGLpcyVA1ZDDPXESfu5rzFmKCvpfbYp3Br5CLLltJiy6mhwY7Khqr76dcq+D6a 0puS+n35vB4u18/i/bgslJqMh2INItIQ/8V/7oNW8JHGpi/pB8jtCwAA//8DAFBLAQItABQABgAI AAAAIQDw94q7/QAAAOIBAAATAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAABbQ29udGVudF9UeXBlc10ueG1sUEsB Ai0AFAAGAAgAAAAhADHdX2HSAAAAjwEAAAsAAAAAAAAAAAAAAAAALgEAAF9yZWxzLy5yZWxzUEsB Ai0AFAAGAAgAAAAhADMvBZ5BAAAAOQAAABAAAAAAAAAAAAAAAAAAKQIAAGRycy9zaGFwZXhtbC54 bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEAWip1C8AAAADbAAAADwAAAAAAAAAAAAAAAACYAgAAZHJzL2Rvd25y ZXYueG1sUEsFBgAAAAAEAAQA9QAAAIUDAAAAAA== «>

2.2. Блок – схема (рис. 3.2):

Рис. 3.2. Блок-схема алгоритма табулирования

3. Составление программы по блок-схеме из п.2.

3.1. Объявить переменные A, B, H, Y, X одинарной точности вещественного типа (Single).

3.2. Запросить ввод исходных данных с клавиатуры (Console.WriteLine()).

3.3. Открыть цикл для вычисления значения функции Y для аргумента X, изменяющегося от A до B с шагом H (For X = A To В Step H).

3.4. В цикле вычислить и вывести на экран значение функции Y(X) и соответствующего аргумента X.

3.5. Закрыть цикл (Next X) и завершить программу.

4. Выполнить программу и выписать результаты в отчёт (по аналогии с рис. 3.3).

Рис. 3.3. Результаты: 11 пар значений (x, y)

5. Из таблицы значений, полученной в п.4, найти и выписать отрезок, на котором функция f(x) меняет свой знак. В данном случае это отрезок [1.8, 1.9], т.к. f(1.8) 0.

6. На найденном отрезке [1.8, 1.9] запустить программу табулирования функции f(x) с шагом h =0.01.

7. Из полученных результатов найти и выписать две строки, где функция f(x) меняет знак:

x = 1.87 y = — 1.732Е-08 f(x) 0

8. Вычислить середину выбранного отрезка [1.87, 1.88]: X1=(1.87+1.88)/2 = 1.875 и значение функции в корне X1 (y = 3.743E-04).

9. Выписать результаты: значение корня (X1), значение функции в корне (y(X1)).

Вывод: значение X1=1.875 является приближённым значением корня уравнения с точностью .

Дата добавления: 2014-12-09 ; просмотров: 3691 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Применение табулирования функции в Microsoft Excel

Табулирование функции представляет собой вычисление значения функции для каждого соответствующего аргумента, заданного с определенным шагом, в четко установленных границах. Эта процедура является инструментом для решения целого ряда задач. С её помощью можно локализовать корни уравнения, найти максимумы и минимумы, решать другие задачи. С помощью программы Excel выполнять табулирование намного проще, чем используя бумагу, ручку и калькулятор. Давайте выясним, как это делается в данном приложении.

Использование табулирования

Табулирование применяется путем создания таблицы, в которой в одной колонке будет записано значение аргумента с выбранным шагом, а во второй — соответствующее ему значение функции. Затем на основе расчета можно построить график. Рассмотрим, как это делается на конкретном примере.

Создание таблицы

Создаем шапку таблицы с колонками x, в которой будет указано значение аргумента, и f(x), где отобразится соответствующее значение функции. Для примера возьмем функцию f(x)=x^2+2x, хотя для процедуры табулирования может использоваться функция любого вида. Устанавливаем шаг (h) в размере 2. Граница от -10 до 10. Теперь нам нужно заполнить столбец аргументов, придерживаясь шага 2 в заданных границах.

1. В первую ячейку столбца «x» вписываем значение «-10». Сразу после этого жмем на кнопку Enter. Это очень важно, так как если вы попытаетесь произвести манипуляцию мышкой, то значение в ячейке превратится в формулу, а в данном случае это не нужно.

Все дальнейшие значения можно заполнить вручную, придерживаясь шага 2, но удобнее это сделать с помощью инструмента автозаполнения. Особенно этот вариант актуален, если диапазон аргументов большой, а шаг — относительно маленький.

Выделяем ячейку, в которой содержится значение первого аргумента. Находясь во вкладке «Главная», кликаем по кнопке «Заполнить», которая размещена на ленте в блоке настроек «Редактирование». В появившемся списке действий выбираем пункт «Прогрессия…».

Открывается окошко настройки прогрессии. В параметре «Расположение» устанавливаем переключатель в позицию «По столбцам», так как в нашем случае значения аргумента будут размещаться именно в колонке, а не в строке. В поле «Шаг» устанавливаем значение 2. В поле «Предельное значение» вписываем число 10. Для того чтобы запустить прогрессию, жмем на кнопку «OK».

При этом, вместо значения x подставляем координаты первой ячейки из столбца с аргументами. Жмем на кнопку Enter, чтобы вывести результат вычислений на экран.

Для того, чтобы произвести вычисление функции и в других строках, снова воспользуемся технологией автозаполнения, но в данном случае применим маркер заполнения. Устанавливаем курсор в нижний правый угол ячейки, в которой уже содержится формула. Появляется маркер заполнения, представленный в виде небольшого по размеру крестика. Зажимаем левую кнопку мыши и протягиваем курсор вдоль всего заполняемого столбца.

Таким образом, табуляция функции была проведена. На её основе мы можем выяснить, например, что минимум функции (0) достигается при значениях аргумента -2 и 0. Максимум функции в границах вариации аргумента от -10 до 10 достигается в точке, соответствующей аргументу 10, и составляет 120.

Построение графика

На основе произведенной табуляции в таблице можно построить график функции.

Выделяем все значения в таблице курсором с зажатой левой кнопкой мыши. Перейдем во вкладку «Вставка», в блоке инструментов «Диаграммы» на ленте жмем на кнопку «Графики». Открывается список доступных вариантов оформления графика. Выбираем тот вид, который считаем наиболее подходящим. В нашем случае отлично подойдет, например, простой график.

Далее по желанию пользователь может отредактировать график так, как считает нужным, используя для этих целей инструменты Excel. Можно добавить названия осей координат и графика в целом, убрать или переименовать легенду, удалить линию аргументов, и т.д.

Как видим, табулирование функции, в общем, процесс несложный. Правда, вычисления могут занять довольно большое время. Особенно, если границы аргументов очень широкие, а шаг маленький. Значительно сэкономить время помогут инструменты автозаполнения Excel. Кроме того, в этой же программе на основе полученного результата можно построить график для наглядного представления.

Помимо этой статьи, на сайте еще 12708 инструкций.
Добавьте сайт Lumpics.ru в закладки (CTRL+D) и мы точно еще пригодимся вам.

Отблагодарите автора, поделитесь статьей в социальных сетях.

Лабораторная работа №2 «Табулирование функции»

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

Табулирование функции представляет собой достаточно простую по своей концепции математическую задачу, связанную с составлением некоторой таблицы, в которую заносят значения независимой переменной (аргумента) х и соответствующих им значения зависимой переменной (функции) у.

В качестве примера выполним табулирование функции следующего вида:

на множестве значений аргумента от 0 до 5 с шагом его изменения равным 0,5.

1. Выделите все ячейки ЭТ и установите ширину ее столбцов равной 9 единицам. Примените к ячейкам ЭТ шрифт «Times New Roman Cyr», начертание обычное, размер кегля 12 пунктов. Выберите масштаб отображения ЭТ равным 75%.

2. Введите в ячейку A1 строку «Лабораторная работа «Табулирование функции». В ячейки A3:A5 введите заголовки строк расчетной таблицы: «№ шага», «Аргумент» и «Функция» соответственно.

4. В ячейки B3:L3 введите методом автозаполнения номера шагов расчета от 1 до 11, а в ячейки B4:L4 – расчетные значения аргумента.

5. В ячейку B5 введите формулу расчета значения функции

=5*exp(-B4)*cos(5*B4) для значения аргумента, хранящегося в ячейке B4. Методом автозаполнения скопируйте эту расчетную формулу в правые соседние ячейки до L5 включительно.

6. Выполните форматирование заголовка таблицы, содержимого ячеек и их границ. Для этого:

6.1. Выделите ячейку А1 и примените к ней шрифт «Arial Cyr», начертание полужирное, размер кегля 12 пунктов. Выделите ячейки А1:L1 и выполните операцию центрирования заголовка по ширине таблицы, щелкнув мышкой по кнопке «Объединить и поместить в центре», расположенную на панели инструментов «Форматирование».

6.2. Выделите блоки ячеек А3:А5, B3:L3 и примените к ним шрифт «Times New Roman Cyr», начертание полужирное, размер кегля 12 пунктов.

6.3. Щелкните мышкой по стрелке расширения списка кнопки «Границы», расположенную на панели инструментов «Форматирование», и отбуксируйте панель «Границы» в поле ЭТ (для Вашего удобства работы с инструментами данной панели). Выделите блоки ячеек А3:L5 и примените к ним операции форматирования границ.

Правильный результат создания электронной таблицы, предназначенной для решения математической задачи, связанной с табуляцией средствами программы Excel функции указанного выше вида, представлен на рис.

Рис. Электронная таблица табулирования функции.

Выполните табулирование одного из вариантов функций на множестве значений аргумента от 0 до 5 с шагом его изменения равным 0,5.

Номер варианта должен совпадать с номером в списке вашей группы