Zadania úloh z numerickej matematiky

Všeobecné pokyny

Každý poslucháč si v priebehu semestra vyberie jednu zo zadaných tématických úloh tak, aby počet prihlásených na jednu tému súhlasil s počtom uvedeným pod každou témou v zátvorke. Prihlásení poslucháči vytvoria pracovné skupiny po 2 resp. viac poslucháčov podľa náročnosti vybranej témy. Ak sú za témou uvedené 2 čísla v zátvorkách pôjde o dve skupiny, ktoré vytvoria konkurenčný projekt.

Vytvorené programové projekty majú obsahovať:

Menu :

Programy a metódy ilustrovať na viacerých vhodných príkladoch zadaných priamo tvorcami programov buď vo forme podprogramov, vstupných súborov alebo iným vhodným spôsobom. Zapracovať aj možnosť použitia programu na úlohy zadané používateľom v tvare podprogramov, súborov a pod.

Programy a ich časti treba vhodne doplniť komentármi.

Zadanie úloh na vypracovanie programov z numerickej matematiky

  1. Stabilita a podmienenosť

Vypracujte a odlaďte programy na ilustráciu stability a podmienenosti úloh a algoritmov podľa teórie a príkladov analyzovaných v publikácii Stanislav Míka: Numerické metódy algebry (str. 8-47).

(3)

  1. Napíšte a odlaďte programy pre:

(2)

  1. Ćebyševove polynómy

Vytvorte a odlaďte program pre ilustráciu vlastností a chovania Čebyševových polynómov definovaných na intervale <-1,1>. Program má obsahovať generovanie polynómov z rekuretného vzťahu, vykreslenie grafov polynómov stupňov : 0,1,...,n pre vopred zvolené n. Grafy normalizovaných polynómov. Výpočet koreňov, bodov v ktorých nadobúda polynóm n-tého stupňa extrémy. Hodnoty extrémov normalizovaného polynómu n -tého stupňa . Podobne pre tzv. posunuté (transformované) Čebyševove polynómy na interval <a,b> .

Literatúra: Míka: Numerické metódy algebry

Fillová, Valková: Numerické metódy II. (UK Bratislava 1991).

(2)

  1. Gaussova eliminácia a jej modifikácie

Vytvorte program pre Gaussovu eliminačnú metódu:

(2)

Míka: Numerické metódy algebry, prednášky resp. cvičenia.

  1. Riešenie sústav lineárnych rovníc iteračnými metódami

Vytvorte a odlaďte programy a ilustrujte jednotlivé metódy na vhodne zvolených príkladoch

Literatúra: Míka: Numerické metódy algebry

Ralston: Základy numerické matematiky,

Babušíková, Slodička, Weisz: Numerické metódy.

(3)

  1. Korene polynómov I

Literatúra: Míka: Numerické metódy algebry

Ralston: Základy numerické matematiky

Mikloško: Syntéza a analýza efektívnych numerických algoritmov

Demidovič, Maron: Základy numerické matematiky alebo original v ruštine.

        (3)                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    

7. Korene polynómov II

Literatúra: Míka: Numerické metódy algebry

Ralston: Základy numerické matematiky.

(4) + (4)

8.   Korene transcendentných rovníc

Štartovacie metódy:

Spresňujúce metódy:

Literatúra: Míka: Numerické metódy algebry

Ralston: Základy numerické matematiky.

(4)

  1. Interpolácia

  1. Funkcia zadaná diskrétne alebo analyticky:

Newtonova interpolácia pre :

Výstup v analytickej, číselnej i grafickej forme.

Nevillova interpolácia - výpočet, tabuľka, graf.

  1. Funkcia zadaná analyticky:

Newtonova interpolácia:

Uzly:

Požadované výstupy:

Literatúra: Fillová, Valková : Numerická matematika II, Přikryl: Numerické metody matematické

analýzy. Ralston: Základy numerické matematiky. Prednášky.

(4)

  1. Splajny pre funkcie zadané analyticky alebo diskrétne.

iných.

Pre vyššie uvedené prípady spracovať:

Literatúra: Fillová, Valková : Numerická matematika II, Přikryl: Numerické metody matematické

analýzy. Prednášky.

(2) + (2)

  1. Aproximácia metódou najmenšieho súčtu štvorcov pre diskrétny i spojitý prípad s využitím ortogonálnych polynómov.

Literatúra: Přikryl: Numerické metody matematické analýzy. Prednášky.

(2) + (2)

  1. Riešenie sústav nelineárnych rovníc

Literatúra: Míka: Numerické metody algebry.

Prednášky                                                                                                                                                               (2)

13. Numerická derivácia a Richardsonova extrapolácia

Literatúra: Fillová, Valková: Numerické metódy II , Přikryl: Num. Met. Matematické analýzy, prednášky

(3)

  1. Numerický výpočet určitého integrálu

Literatúra: Fillová, Valková: Numerické metódy II, Přikryl: Numerické metody matematické analýzy.

Ralston: Základy numerické matematiky

(2) + (2)

  1. Gaussove kvadratúry

Literatúra: Ralston: Základy numerické matematiky

Fillová, Valková: Numerické metódy II, Přikryl: Numerické metody matematické analýzy.

(3) + (3)

  1. Numerický výpočet určitého integrálu

Literatúra: K. Hrubina, J. Majerčák, J.Boržíková :Riešené úlohy algoritmami numerických metód s podporou počítača str. 137-153.

(3)

  1. Riešenie sústav nelineárnych rovníc

Literatúra: K. Hrubina, J. Majerčák, J.Boržíková :Riešené úlohy algoritmami numerických metód s podporou počítača str. 118 -136.                                          (4)

18. Metóda najmenšieho súčtu štvorcov

Literatúra: K. Hrubina, J. Majerčák, J.Boržíková :Riešené úlohy algoritmami numerických metód s podporou počítača str. 49-57, 62-63

(2)

19. Metóda najmenšieho súčtu štvorcov

Literatúra : Dávid: Numerické metódy na osobnom počítači str. 78-100.

(4)

  1. Iteračné metódy riešenia systémov lineárnych rovníc , normy vektorov a matíc, dominantnosť matice a pod.

Literatúra: K. Hrubina, J. Majerčák, J.Boržíková :Riešené úlohy algoritmami numerických metód  s podporou počítača str. 105-117.

(2)

21. Výber empirického vzorca s použitím vyrovnávania metódou najmenšieho súčtu štvorcov

Literatúra : Bronštejn, Semenďajev : Príručka matematiky pre inžinierov a študujúcich na vysokých                      školách technických.

A. Dávid : Programy pre malé kalkulátory

Prednášky

(2)

  1. CORDIC algoritmus.

Prednášky

(2) + (2)

  1. Implementácia výpočtu druhej odmocniny.

Výpočet n- tej odmocniny pomocou Newtonovho vzorca.

Prednášky

(3) + (3)

  1. Stabilita algoritmov. Podmienenosť úloh a algoritmov. Ilustrácia na príkladoch.

Literatúra: Míka: Numerické metódy algebry str. 36-44.

(2)

25. Prepracovanie programov z Maple V3 do Delfi podľa dohody s prednášajúcou

(10)

26. Prepracovanie programov z Maple V3 do C++ podľa dohody s prednášajúcou

(10)