Math Problem Statement
функция y=f(x) задана таблицей. Используя конечные разности до пятого порядка включительно, найти приближѐнные значения первой и второй производных этой функции в первых двух табличных точках. 1 3 5 7 9 11 13 y 3.1623 5.4772 7.0711 8.3666 9.4868 10.4881 11.4018
Solution
Чтобы найти приближенные значения первой и второй производных функции , заданной таблицей, можно использовать методы конечных разностей. Рассмотрим таблицу значений для значений :
1 | 3 | 5 | 7 | 9 | 11 | 13 | |
---|---|---|---|---|---|---|---|
3.1623 | 5.4772 | 7.0711 | 8.3666 | 9.4868 | 10.4881 | 11.4018 |
1. Приближенные значения первой производной
Первая производная функции может быть приближена с помощью конечных разностей. Для вычисления приближений на первой точке можно использовать центральные разности (по две соседние точки слева и справа):
Для :
Поскольку точка — это первая точка в таблице, для приближенного вычисления производной мы можем использовать разности по соседним точкам:
Для :
Здесь также применим центральные разности:
2. Приближенные значения второй производной
Вторая производная может быть приближена с помощью разностей второго порядка, то есть с использованием значений функции в трех точках, учитывая разницу между разностями.
Для :
Вторая производная в точке может быть приближена через центральные разности второго порядка:
где . Однако нам нужно учитывать, что для ( x = 1 \ нет значений для нажатия,
Ask a new question for Free
By Image
Drop file here or Click Here to upload
Math Problem Analysis
Mathematical Concepts
Finite Differences
Derivatives
Numerical Methods
Formulas
f'(x) ≈ (f(x+h) - f(x-h)) / 2h
f''(x) ≈ (f(x+h) - 2f(x) + f(x-h)) / h^2
Theorems
Central Difference Method
Finite Difference Approximation
Suitable Grade Level
Grades 11-12
Related Recommendation
Finite Differences and Polynomial Approximation Explained
First Derivative of f(x) with Functional Equation and Taylor Series
Find First and Second Derivatives Using Newton's Interpolation for a Tabular Function
Estimate f'(3) for f(x) = 5x Using the Difference Quotient
Approximating f'(13) Using Central Difference Method