Matematik paketlar va MS Excel dan foydalanib, formulalar bo‘yicha taqribiy hisoblashlarni bajarishga oid namunaviy misollar va ularning yechimlari 1-misol. Hisoblashlar jarayonida biror miqdorlarning quyidagi taqribiy
qiymatlari olingan:
a = 5,256;
b = 2,892. Agar ularning chin qiymatlari
A = 5,158 va
B = 2,814 bo‘lsa, u holda bu natijalardan qaysi biri aniqroq ekanligini aniqlang.
Yechish: Berilgan sonlarning absolyut xatoliklari hisoblaylik:
(
a ) =
a –
A
=
5,256–5,158
0,098 ;
(
b )
=
b –
B
=
2,892–2,814
0,078 .
Endi ularning nisbiy xatoliklarini hisoblaylik:
(
a )=
(
a ) /
a
= 0,098/5,256 = 0,018645 = 1,86%;
(
b )=
(
b ) /
b
= 0,078/2,892= 0,026971 = 2,7%.
Shunday qilib,
(
a )<
(
b ) ekan, demak birinchi soning taqribiy qiymati aniqroq.
Hisoblashlarni Maple matematik paketida tekshiramiz:
>
with (
Student [
NumericalAnalysis ]):
a :=5.158:
A :=5.256:
a :=
AbsoluteError (
a ,
A );
a :=RelativeError(
a ,
A );
b :=5.158:
B :=5.256:
b :=
AbsoluteError (
b ,
B );
b :=
RelativeError (
b ,
B );
a :=0.098
a :=0.01864535769
b :=0.078
b :=0.02697095436
Agar natijalarni yaxlitlash lozim bo‘lsa, u holda:
a :=
AbsoluteError (
a ,
A,digits=6 );
a :=RelativeError(
a ,
A,digits=7 );
2-misol. Quyidagi tengliklardan qaysi biri aniqroq ekanligini aniqlang:
a = 9/11 = 0,818;
b =
18
= 4,24.
Yechish. Berilgan ifodalarning qiymatlarini kattaroq aniqlikda topaylik:
A = 0,81818…;
B = 4.2426… .
Endi ularning absolyut xatoliklarini hisoblaylik:
a –
A
=
0,81818–0,818
0,00018 =
(
a );
b –
B
=
4,2426–4.24
0,0026 =
(
b ).
Ularning nisbiy xatoliklarini hisoblaylik:
(
a ) =
(
a ) /
a
= 0,00019/0,818 = 0,00022 = 0,022%;
(
b ) =
(
b ) /
b
= 0,0027/4,24 = 0,000623 = 0,062%.
Shunday qilib,
(
a ) <
(
b ) ekan, demak 9/11 = 0,818 tenglik aniqroq.
Bu hisoblashlarni MS Excel dasturida bajaramiz (1.6-rasm):
Boshlang‘ich ma’lumotlar
C2:C3 ,
E2:E3 yacheykalarga yoziladi. Absolyut
xatolar:
C4 yacheykada
a –
A
ning qiymati
(=ABS(C2-C3) ),
E4 yacheykada
b –
B
ning qiymati
(=ABS(E2-E3) ) hisoblanadi. Nisbiy xatolar:
C5 yacheykada
(
a )
/
a
ning qiymati (
=C4/ABS(C2) ),
E5 yacheykada
(
b )/
b
ning qiymati
(
=E4/ABS(E2) ) hisoblanadi.
C6 yacheykaga
C5 ning,
E6 yacheykaga
E5 ning foiz
40
miqdori
o‘tkaziladi.
Xulosa:
C6 va
E6 yacheykalar
taqqoslanadi
(=ЕСЛИ(C6>E6),A,B ).
1.6-rasm. Taqribiy miqdorlarning nisbiy xatoliklarini baholash.
3-misol. Ushbu
a c b a x
3
funksiyaning
02
,
0
34
,
1
A ,
05
,
0
98
,
7
B ,
1
,
0
74
,
52
C qiymatlar uchun
a )
x – chegaraviy absolyut xatolikni toping;
b )
(
x )
– absolyut xatolikni toping;
c )
(
x ) – nisbiy xatolikni hisoblang;
d )
x – chegaraviy
nisbiy xatolikning qiymatini baholang. Hisoblashlarni MS Excel dasturida bajaring.
Yechish. a ) Dastlab berilgan
x funksiya uchta
a ,
b ,
c o‘zgaruvchilarning
funksiyasi. Chegaraviy absolyut xatolikni baholash uchun quyidagi formuladan
foydalanamiz:
c b a x c x b x a x
.
Berilgan
a c b a x
3
funksiyaning xususiy hosilalarini topamiz:
,
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
]
,
[
2
3
2
3
3
2
3
3
a c b c a c b a a c b a c a c b a a c b a const c b a x a a
,
3
1
)
(
)
(
]
,
[
3
3
b a c a b a c a const c a b x b
.
)
(
)
(
1
1
]
,
[
2
3
2
3
3
a c b a a c b a a c b a const b a c x c
MS Excel jadvalining
A2:B7 yachykalari blokiga boshlang‘ich ma’lumotlarni
kiritamiz (1.7-rasm).
C2:C7 yacheykalarda
a x
,
b x
,
c x
- xususiy hosilalarning
qiymatlari hisoblanadi. Chegaraviy absolyut xatolikni hisoblash uchun
F9 yacheyka-
da ushbu
c b a c x b x a x
formula yoziladi.
41
b )
D2:D7 yacheykalarda o‘zgaruvchilarning yuqori bahosi qiymatlarini
hisoblaymiz:
a +
=
a +
(
a )=1,34+0,02 (
=A3+B3 ), xuddi shunday,
b +
=
b +
(
b )
(
=A5+B5 ) va
c +
=
c +
(
c ) (
=A7+B7 ) larni ham.
B9 yacheykada funksiyaning yuqori
bahosi qiymatini hisoblaymiz:
a c b a x 3
. Xuddi shunday, funksiyaning
quyi bahosi qiymatini
E2:E7 yacheykalardagi
a -
=
a –
(
a ) = 1,34–0,02,
b -
=
b –
(
b ),
c -
=
c –
(
c ) qiymatlardan foydalanib
B10 yacheykada hisoblaymiz:
a c b a x 3
.
Funksiyaning
absolyut
xatoligi
qiymati
ushbu
x x x 2
1
)
(
formuladan
F11 yacheykada topiladi. Topilgan absolyut xatolik
(
F11 yacheyka ) chegaraviy absolyut xatolik (
F9 yacheyka ) dan katta bo‘lmasligi
kerak, ya’ni
x x
)
(
.
1.7-rasm. Absolyut va nisbiy xatolikni baholash.
c ) Ushbu boshlang‘ich ma’lumotlardan
B11 yacheykada
x funksiyaning qiymati
topiladi,
F11 yacheykada esa yuqorida topilgan
(
x ) absolyut xatolikdan foydalanib
uning
(
x ) nisbiy xatoligi hisoblanadi.
d ) Berilgan funksiyaning chegaraviy nisbiy xatoligini yuqorida keltirilgan for-
mulalarga ko‘ra quyidagicha ifodalaymiz:
.
3
1
3
1
3
1
3
a c b a a c b a a c b a a c b a a c b a a c b a x
42
Ushbu formula
F12 yacheykaga yoziladi, nisbiy xatolik chegaraviy nisbiy xatolikdan
oshib ketmaganligiga ishonch hosil qilinadi, ya’ni
x x
)
(
.
4-misol. Arifmetik amallar xatoligini Mathcad matematik paketidan foydalanib
toping.
Yechish. Faraz qilaylik,
x va
y sonlar
x va
y absolyut xatoliklari bilan beril-
gan:
x : = 2.5378 x : = 0.0001 y : = 2.536 y : = 0.001
U holda ularning nisbiy xatoliklari:
x: = 3.94 x 10
-5
y: = 3.94 x 10
-4
Bu sonlar yig‘indisi va ayirmasining xatoliklarini topamiz:
S1 : = x + y S1 : = x + y
S1 = 5.0738 S1 = 1.1 x 10
-3
S1 = 2.17 x 10
-4
S2 : = x - y S2 : = x + y
S2 = 1.8 x 10
-3
S2 = 1.1 x 10
-3
S2 = 0.61
Demak, ayirmaning nisbiy xatoligi yig‘indining nisbiy xatoligiga qaraganda
2000 marta katta.
Endi
x va
y ning boshqa qiymatlarida ko‘paytma va bo‘linmaning xatoligini
hisoblaymiz:
x : = 2.5378 x : = 0.0001 y : = 0.006 y : = 0.001
Sonlarning nisbiy xatoliklari:
S3 = 0.015227 S4 = 422.966667
S3 : = x + y S4 : = x + y
S3 : = | S3 | x S3 S4 : = | S4 | x S4
S3 = 6.604259 x 10
-6
S4 = 0.183452