View on GitHub

ITMO-PE

My study notes about Program Engineering at University ITMO

MainPage/Mathematics/Graphic Work

Задание 1

Решить СЛАУ методом Гаусса (аналитически) и модифицированным методом Гаусса (ММГ)(посмотрите файл “численные методы”). Реализовать код для алгоритма ММГ и сравнить результаты численного и аналитического подхода.
通过高斯方法(解析)和修正高斯方法 (ММГ) 求解线性代数方程组(SLAE)参见文件“数值方法”。 实现 ММГ 算法的代码并比较数值和解析方法的结果。

Main Algorithm:

double[][] matrixTable = new double[3][4];
double resultX;
double resultY;
double resultZ;

for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
    for (int j = i + 1; j < n; j++) {
        double div = matrixTable[j][i]/matrixTable[i][i];
        for (int k = 0; k < n + 1; k++) {
            matrixTable[j][k] = matrixTable[j][k] - div * matrixTable[i][k];
            //matrixTable[j][k] *= matrixTable[i][i];
        }
    }
}

for (int i = n-1; i > 0; i--) {
    for (int j = i-1; j >= 0 ; j--) {
        double div = matrixTable[j][i]/matrixTable[i][i];
        for (int k = 0; k < n + 1; k++) {
            matrixTable[j][k] = matrixTable[j][k] - div * matrixTable[i][k];
            //matrixTable[j][k] *= matrixTable[i][i];
        }
    }
}

for (int i = 0; i < n; i++) {
    double div = matrixTable[i][i];
    for (int j = 0; j < n + 1; j++) {
        matrixTable[i][j] = matrixTable[i][j]/div;
    }
}

resultX = matrixTable[0][3];
resultY = matrixTable[1][3];
resultZ = matrixTable[2][3];

View More in GitHub

Download Application

1.1

\[\begin{cases} 3x-2y-3z=0\\ x+5y+3z=1\\ 2x-3y-4z=3\\ \end{cases}\]

1.2

\[\begin{cases} 2x+y+4z=-5\\ x+3y-6z=2\\ 3x-2y+2z=9\\ \end{cases}\]

1.3

\[\begin{cases} x-2y+3z=6\\ 2x-y-z=3\\ 3x-4y+z=2\\ \end{cases}\]

1.4

\[\begin{cases} 2x+2y-3z=1\\ x-5y+2z=-15\\ 2x-y-7z=-1\\ \end{cases}\]

1.5

\[\begin{cases} 3x+3y-2z=-3\\ x+3y+2z=2\\ 2x+2y+z=-1\\ \end{cases}\]

Задание 2

Задание 3

Разобраться с материалом (пункт 5) и аналогично с приведенными примерами аналитически и численно найти минимумы функции.Сделать график и указать найденную точку.
处理材料(第 5 点)并类似地处理给出的示例,分析和数值地找到函数的最小值。绘制图表并指出找到的点。

Main Algorithm:

3.1

\[z=5x^2+5y^2+6xy-8\sqrt{2}x-8\sqrt{2}y\] \[17x^2+8y^2+12xy-32\sqrt{5}x-16\sqrt{5}y+60\]

3.3

\[3x^2+3y^2-2xy+8\sqrt{2}x-8\sqrt{2}y\]

Аналитическим:

Для начала найдём частные производные первого порядка:

\[\begin{split} \frac{\partial z}{\partial x}&=6x-2y+8\sqrt{2}\\ \frac{\partial z}{\partial y}&=-2x+6y-8\sqrt{2}\\ \end{split}\]

Составим систему уравнений

\[\begin{cases} \frac{\partial z}{\partial x}&=0\\ \frac{\partial z}{\partial y}&=0\\ \end{cases}\Rightarrow \begin{cases} 6x-2y+8\sqrt{2}=0\\ -2x+6y-4\sqrt{2}=0\\ \end{cases}\]

Получим, что:

\[\begin{cases} x=-\sqrt{2}\\ y=\sqrt{2}\\ \end{cases}\]

Теперь найдём частные производные второго порядка:

\[\frac{\partial^2z}{\partial x^2}=6; \frac{\partial^2z}{\partial y^2}=6; \frac{\partial^2z}{\partial x\partial y}=-2\]

Вычислим значение $\Delta$:

\[\Delta =\frac{\partial^2z}{\partial x^2}\cdot\frac{\partial^2z}{\partial y^2}-(\frac{\partial^2z}{\partial x\partial y})^2 =32\]

Так как $\Delta>0$ и $\frac{\partial^2z}{\partial x^2}>0$, о согласно алгоритму точка $(-\sqrt{2},\sqrt{2})$ есть точкой минимума функции $z$.

Минимум функции $z$ найдём, подставив в заданную функцию координаты точки $(-\sqrt{2},\sqrt{2})$

\[z_{min}=z(-\sqrt{2},\sqrt{2})=-16\]

3.4

\[13x^2+37y^2+18xy-16\sqrt{10}x-48\sqrt{10}y+120\]

3.5

\[4x^2+4y^2-10xy-27\sqrt{2}x+27\sqrt{2}y+72\]

Задание 4