diff --git a/KMA NM/Zkouška/06. okruh.md b/KMA NM/Zkouška/06. okruh.md index 35ea083..4534bcc 100644 --- a/KMA NM/Zkouška/06. okruh.md +++ b/KMA NM/Zkouška/06. okruh.md @@ -2,7 +2,7 @@ ### Vlastní čísla -Je dána čtvercová matice $A$ řádu $n$. Vlastní vektor $v$ je nenulový vektor, pro který platí $Av = \lambda v$. Číslo $\lambda$ se nazívá vlastním číslem matice $A$. +Je dána čtvercová matice $A$ řádu $n$. Vlastní vektor $v$ je nenulový vektor, pro který platí $Av = \lambda v$. Číslo $\lambda$ se nazývá vlastním číslem matice $A$. - $Av = \lambda x$ - $\lambda$ ... vlastní číslo diff --git a/KMA NM/Zkouška/07. okruh.md b/KMA NM/Zkouška/07. okruh.md index eba695d..9c349c9 100644 --- a/KMA NM/Zkouška/07. okruh.md +++ b/KMA NM/Zkouška/07. okruh.md @@ -24,9 +24,6 @@ Základní úlohy - hledáme-li funkční závislost mezi zadanými body - nevyžadujeme, aby aproximace body procházela -Věta (Weierstrassova) -- TODO - ### Aproximace Taylorovým polynomem - aproximace na okolí bodu diff --git a/KMA NM/Zkouška/09. okruh.md b/KMA NM/Zkouška/09. okruh.md new file mode 100644 index 0000000..e6d7e10 --- /dev/null +++ b/KMA NM/Zkouška/09. okruh.md @@ -0,0 +1,68 @@ +**Numerické metody pro počáteční úlohy pro obyčejné diferenciální rovnice. Metody Taylorova typu. Rungovy-Kuttovy metody. Vícekrokové metody. Odhad chyby řešení. Pasivní a aktivní extrapolace. Algoritmy typu prediktor-korektor. Lokální a globální chyba. Konzistence, 0-stabilita, A-stabilita a konvergence.** + +### NM pro počáteční úlohy ODR + +Formulace +- dána + - funkce $f(x,y)y \quad y \in \mathbb{R}, x \in \langle a,b\rangle$ + - čísla $y_{0} \in \mathbb{R}, x_{0} \in \langle a,b\rangle$ +- chceme najít funkci $y(x); \quad x \in \langle x_{0},b\rangle$, která na $(x_{0},b)$ splňuje $y' = f(x,y)$ a splňuje počáteční podmínku $y(x_{0}) = y_{0}$ +- funkce $y(x)$ je řešením úlohy + +Lipschitzovsky spojitá funkce +- $|f(x,y_{1}) - f(x,y_{2})| \leq L|y_{1}-y_{2}| \quad \forall x \in \langle a,b\rangle, \quad \forall y_{1},y_{2} \in \mathbb{R}$ +- Lipschitzovská konstanta $L$ říká, jak moc se změní $f$, když se změní $y$ +- pokud je funkce $f$ diferencovatelná podle $y$, tak je funkce omezená $L$ +- aby platila věta o řešitelnosti (existovalo řešení), musí být mimo jiné funkce $f$ Lipschitzovsky spojitá + +Dělení metod +- metody založené na num. **derivaci** / na num. **integraci** +- **jednokrokové** metody / **vícekrokové** metody +- **explicitní** metody / **implicitní** metody +- metody s **konst. krokem** / s **proměnným krokem** + +**Základem metod je diskretizace proměnných.** + +**Eulerova metoda** +- nejjednodušší jednokroková explicitní metoda + - $y' = f(x,y)$ + - $y = y(x); \quad y(x_{k}) \approx y_{k}$ +- sestavím Taylorův polynom + - $y(x_{k+1}) = y(x_{k}) + h\cdot y'(x_{k}) + \frac{h^2}{2}y''(\xi_{k})$ + - $y(x_{k+1}) = y(x_{k}) + h\cdot f(x_{k},y(x_{k})) + \frac{h^2}{2}y''(\xi_{k})$ + - poslední člen zanedbáme +- rekurentní formule + - $y_{k+1} = y_{k} + h\cdot f(x_{k}, y_{k})$ + +Diskretizační chyby +- **lokální diskretizační chyba** $d_{k}$ + - nepřesnost s jakou teoretické hodnoty splňují rekurentní vztah pro $y_{k+1}$ + - chyba jednoho kroku metody (za předpokladu, že předchozí hodnoty jsou správné) +- **globální diskretizační chyba** $e_{k}$ + - rozdíl teoretické a vypočtené hodnoty řešení v bodě $x_{k}$ + - $e_{k} = y(x_{k}) - y_{k}$ + +**Metody Taylorova typu** +- **řád diferenční metody**: největší přirozené číslo $p$ takové, že platí $d_{k} = O(h_{k}^{p+1})$ +- hodnota $y(x_{k+1})$ aproximujee pomocí Taylorova polynomu vyššího řádu $p$ +- v praxi nepoužívané kvůli vysokým derivacím +- rekurentní formule: $\displaystyle y_{k+1} = y_{k} + h\cdot f(x_{k},y_{k}) + \frac{h^2}{2}f'(x_{k},y_{k}) + \dots + \frac{h^p}{p!}f^{(p-1)}(x_{k}, y_{k})$ + +**Rungovy-Kuttovy metody** +- také vyhází z Taylorova polynomu, ale nepoužívá se přímo, aby nebylo potřeba vyjadřovat derivace funkce $f$ a počítat jejich hodnoty +- hledanou aproximací je kombinace několika hodnot funkce $f$ ve strategicky volených bodech $(x,y)$ na $\langle x_{k}, x_{k+1}\rangle$ +- **Heunova metoda** + - $y_{k+1} = y_{k} + \frac{h}{2}[f(x_{k},y_{k}) + f(x_{k+1}, \overline{y}_{k+1})]$ + - $\overline{y}_{k+1} = y_{k} + h\cdot f(x_{k}, y_{k})$ + - $d_{k} = 0(h^3), \quad e_{k} = O(h^2)$ +- **Modifikovaná Eulerova metoda** + - $\displaystyle y_{k+1} = y_{k} + h\cdot f\left( x_{k}+\frac{h}{2}, y_{k+1/2} \right)$ + - $y_{k+1/2} = y_{k} + \frac{h}{2}\cdot f(x_{k}, y_{k})$ + - $d_{k} = O(h^3), \quad e_{k} = O(h^2)$ + +**Vícekrokové metody** +- hodnoty $y_{k+1}$ vypočítáme pomocí hodnot $y_{k-n}, y_{k-n+1}, \dots, y_{k-1}, y_{k}$ +- vycházíme z rovnosti $y' = f(x, y(x))$, platí tedy i rovnost integrálů +- $\displaystyle y(x_{k+1}) = y(x_{k}) + \int_{x_{k}}^{x_{k+1}} f(x, y(x)) \, dx$ + - $g(x) = f(x, y(x))$ + - funkcí $g(x)$ aproximujeme interpolačním polynomem, zintegrujeme přesně