background image

Instytut Automatyki Politechniki Łódzkiej - Metody Numeryczne w Inżynierii wykład 6

 

 

 

W7-1

Wyznaczanie zer wielomianów 

1 Metoda Maehly’ego 

0

)

(

=

x

P

   

)

(

'

)

(

1

i

i

i

i

x

P

x

P

x

x

=

+

  

wyznaczamy zero z

1

  

Powinniśmy wyznaczyć współczynniki wielomianu 

1

1

)

(

)

(

z

x

x

P

x

P

=

 i prowadzić iteracje 

wg 

)

(

'

)

(

1

1

1

i

i

i

i

x

P

x

P

x

x

=

+

. Zamiast tego: 

2

1

1

1

)

(

)

(

)

(

'

)

(

'

z

x

x

P

z

x

x

P

x

P

=

 

1

1

1

1

)

(

)

(

'

)

(

)

(

'

)

(

z

x

x

P

x

P

x

P

x

x

P

x

P

x

x

i

i

i

i

i

i

i

i

i

=

=

+

 

Po wyznaczeniu zer z

1

, z

2

, ...z

j

 

=

+

=

j

k

k

i

i

i

i

i

i

z

x

x

P

x

P

x

P

x

x

1

1

)

(

)

(

'

)

(

 

background image

Instytut Automatyki Politechniki Łódzkiej - Metody Numeryczne w Inżynierii wykład 6

 

 

 

W7-2

2 Metoda Lehmera-Shura 
Kryterium sprawdzające istnienie zera w kole jednostkowym: 

0

1

1

1

a

z

a

z

a

z

a

)

z

(

f

n

n

n

n

+

+

+

+

=

"

 

n

n

n

n

*

a

z

a

z

a

z

a

)

z

(

f

+

+

+

+

=

1

1

1

0

"

)

a

Im(

j

)

a

Re(

a

=

 

)

z

(

f

a

)

z

(

f

a

)]

z

(

f

[

T

:

]

[

T

*

n

=

0

 

2

2

0

0

0

0

0

0

0

0

n

n

*

n

a

a

a

a

a

a

)

(

f

a

)

(

f

a

)]

(

f

[

T

=

=

=

 

)]

z

(

f

[

T

[

T

)]

z

(

f

[

T

,

)],

z

(

f

[

T

[

T

)]

z

(

f

[

T

j

j

1

2

=

=

"

 

A)  Czy 

0

0

=

)

(

f

 ? TAK, to perwiastek=0, NIE to B) 

B) Czy 

0

0

<

)]

(

f

[

T

 TAK, pierwiastek w kole jednostkowym, NIE to C) 

C) Obliczyć 

k

,

,

,

j

)],

z

(

f

[

T

j

"

2

1

=

 aż do uzyskania  

0

0

<

)]

(

f

[

T

k

 (wtedy istnieje pierwiastek w kole jednostkowym)  

lub 

0

0

=

)]

(

f

[

T

k

 (wtedy żaden pierwiastek nie leży wewnątrz koła 

jednostkowego, jeśli 

)]

z

(

f

[

T

1

 jest stałą) 

background image

Instytut Automatyki Politechniki Łódzkiej - Metody Numeryczne w Inżynierii wykład 6

 

 

 

W7-3

Jeżeli wielomian 

)

z

(

f

 ma zero wewnątrz koła 

r

c

z

=

, to wielomian 

)

c

rz

(

f

)

z

(

g

+

=

 ma zero wewnątrz koła jednostkowego (

)

z

(

g

 może 

mieć współczynniki zespolone). 

-2

-1

0

1

2

3

-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

 

            R    
   .....   2R     

oooooooo

7

0

8

2

3

4

,...,

k

,

e

)

/

cos(

R

/

k

j

=

π

π

 

.........

5

4R

 

........ 

10

4R

 

 

background image

Instytut Automatyki Politechniki Łódzkiej - Metody Numeryczne w Inżynierii wykład 6

 

 

 

W7-4

Dzielenie wielomianów 

Czynnik liniowy: 

)

z

(

R

)

b

z

b

z

b

z

b

)(

z

z

(

a

z

a

z

a

z

a

)

z

(

f

n

n

n

n

n

n

n

n

0

0

1

2

2

1

1

0

0

1

1

1

+

+

+

+

+

=

=

+

+

+

+

=

"

"

 

0

0

0

0

1

0

1

0

2

1

0

b

z

a

)

z

(

R

,...,

n

,

n

k

,

b

z

a

b

,

b

k

k

k

n

+

=

=

+

=

=

+

+

 

Czynnik kwadratowy: 

)

q

,

r

(

B

z

)

q

,

r

(

A

)

b

z

b

z

b

z

b

)(

q

rz

z

(

a

z

a

z

a

z

a

)

z

(

f

n

n

n

n

n

n

n

n

+

+

+

+

+

+

+

+

=

=

+

+

+

+

=

0

1

3

3

2

2

2

0

1

1

1

"

"

 

 

0

1

0

1

2

1

2

1

0

3

2

0

qb

a

)

q

,

r

(

B

,

qb

rb

a

)

q

,

r

(

A

,...,

n

,

n

k

,

qb

rb

a

b

,

b

b

o

k

k

k

k

n

n

=

=

=

=

=

=

+

+

+

 

 

background image

Instytut Automatyki Politechniki Łódzkiej - Metody Numeryczne w Inżynierii wykład 6

 

 

 

W7-5

SCHEMAT i-tej ITERACJI METODY BAIRSTOW’A 

 

i

i

q

q

,

r

r

=

=

 

Obliczyć 

0

1

0

1

2

1

2

1

0

3

2

0

qb

a

)

q

,

r

(

B

,

qb

rb

a

)

q

,

r

(

A

,...,

n

,

n

k

,

qb

rb

a

b

,

b

b

o

k

k

k

k

n

n

=

=

=

=

=

=

+

+

+

 

Obliczyć 

1

0

4

3

0

2

1

1

2

1

=

=

=

=

+

+

+

,

,...,

n

,

n

k

,

qd

rd

b

d

,

d

d

k

k

k

k

n

n

 

Wartości kolejnego przybliżenia: 

+

=

+

+

)

q

,

r

(

B

)

q

,

r

(

A

d

r

d

d

q

d

d

q

r

q

r

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

1

0

1

0

0

1

1

1

 

 

background image

Instytut Automatyki Politechniki Łódzkiej - Metody Numeryczne w Inżynierii wykład 6

 

 

 

W7-6

Przykład Wilkinsona 

!

x

a

x

)

x

(

)

x

)(

x

(

)

x

(

f

20

20

2

1

19

19

20

+

+

+

=

=

"

"

   

210

19

=

a

 

0

5

10

15

20

25

30

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

 
 

210

19

=

a

 

***

 

9

19

10

210

+

=

a

** 

6

19

10

210

+

=

a

**

 

3

19

10

210

+

=

a

 

**

  

 

background image

Instytut Automatyki Politechniki Łódzkiej - Metody Numeryczne w Inżynierii wykład 6

 

 

 

W7-7

 

Niech a będzie pojedynczym pierwiastkiem r-nia f(x)=0 i niech x

n

<a zbiega do  

a.  
Na mocy tw. o wartości średniej istnieje 

]

,

[

a

x

c

n

 takie, że  

)

(

'

)

(

c

f

x

f

a

x

n

n

=

.  

Stąd 

ε

δ

:

)

(

'

)

(

'

min

)

(

,

=

a

f

c

f

x

f

a

x

a

x

n

n

n

  

gdzie δ jest dokładnością z jaką obliczamy f(x).  
Dla pierwiastków o krotności p mamy: 

p

p

a

f

p

1

)

(

)

(

!



=

δ

ε