51
iteratsiya usuli statsionar va bir qadamli usul bo‘lib, birinchi tartibli iteratsion ja-
rayonni ifodalaydi, Nyuton usuli esa statsionar va bir qadamli bo‘lib, ikkinchi tartibli
iteratsion jarayonni ifodalaydi.
Agarda bunda {
x
n
} ketma-ketlik
n
∞ bo‘lganda aniq
x
yechimga bir
tomonlama (chapdan yoki o‘ngdan yaqinlashsa – bir tomonlama usul) yoki ikki
tomonlama (har ikkala tarafidan yaqinlashsa – ikki tomonlama usul) intilsa,
iterasiya
jarayoni yaqinlashadi
deyiladi.
Faraz qilaylik,
- ildizni topish talab qilinayotgan
absolyut aniqlik
bo‘lsin.
Hisoblash jarayonining tugallash kriteriyasi
: hisoblash jarayoni ikki tomonlama ya-
qinlashishida
x
n
+1
–
x
n
< ε shart yoki bir tomonlama yaqinlashishida
f
(
x
n
+1
)
< ε
va
x
n
+1
–
x
n
< ε shartlar bajarilgunga qadar davom ettiriladi. Shuni ta’kidlaymizki,
bir tomonlama usullar qo‘llanilayotganda ko‘proq nisbiy aniqlikdan foydalaniladi.
Iteratsion jarayonning yaqinlashish tezligi
qo‘llanilayotgan taqribiy usul-
larning samaradorligini taqqoslashda muhim ahamiyatga ega. Iteratsion usul
m
-
tartibga
(yoki
m-tartibli
yaqinlashish tezligiga
) ega deyiladi, agar
m
eng katta musbat
son bo‘lib, uning uchun shunday
q
>0 – chekli musbat son mavjud bo‘lsaki, u ushbu
x
n
+1
–
x
q
x
n
–
x
m
shartni qanoatlantirsa. (
x
n
–
x
) miqdor
iteratsiyaning bajarilayotgan qadamidagi
ab-
solyut xatosi
,
q
o‘zgarmas son
asimptotik xatoning konstantasi
deb ataladi. Bu
q
o‘zgarmas son
f
(
x
) funksiyaning
x
=
x
nuqtadagi hosilasi orqali baholanadi.
Agar
m
=1 va
q
(0;1) bo‘lsa, u holda qo‘llanilayotgan usul
chiziqli yaqinlash-
ish tezligiga
ega deyiladi (ba’zida
bu holdagi usul maxraji
q
ga teng bo‘lgan
ge-
ometrik progressiya tezligi bilan yaqinlashadi
deyiladi).
Agar baholash
x
n
+1
–
x
q
n+
1
x
n
–
x
m
,
n
da
q
n
0
kabi bo‘lsa, u holda bu usul
o‘ta chiziqli yaqinlashish tezligiga
ega deyiladi. O‘ta
chiziqli tezlik haqida 1<
m
<2 bo‘lganda ham gap borishi mumkin.
Agar
m
=2 bo‘lsa, u holda
yaqinlashish tezligi
kvadratik
deb ataladi (bunda
q
ga
cheklash qo‘yilmaydi).
m
>2 qiymatlarda unga mos usullar
yuqori tartibli
iteratsion
usullar deb ataladi. Bunda
m
qancha katta bo‘lsa usulning yaqinlashishini bajaruvchi
shart shuncha qat’iylashib boradi.
Hisoblashlarda
q
konstantaga nisbatan yaqinlashsh tezligi
m
ning ahamiyati kat-
taroq.
Agar ikkala usulda ham
m
bir xil bo‘lsa, u holda
q
kichik bo‘lgani tezroq yaqin-
lashadi.
Dastlabki hollarda chiziqli yaqinlashuvchi usul (
q
=0 bo‘lganda)
kattaroq
qiymatli kvadratik yaqinlashuvchu usulga nisbatan tezroq yaqinlashadi.
m
ning kat-
taroq qiymati tezroq yaqinlashishni ta’minlasada,
q
ning kichik qiymatida chiziqli te-
zlik ma’qul. Ammo
q
konstanta 1 ga yaqin bo‘lsa, u holda chiziqli tezlikning yaqin-
lashishi juda sustlashadi.
52
2.2. Tenglamaning ildizlarini ajratish
Tenglamaning ildizlarini ajratish
– bu ildizlarning mavjudligini va sonini aniq-
lash hamda ularning har biri yotgan yetarlicha kichik [
a
,
b
] kesmani topishdan iborat.
Birinchi qadamda ildizlarning soni va turi aniqlanadi, ularning sonlar o‘qida
taqsimlanishi baholanadi. Keyin esa ana shu ildizlar yotgan interval yoki ularning
taqribiy qiymatlari topiladi.
Ildizlarni ajratish uchun ko‘pincha quyidagi teoremalardan foydalaniladi (ularni
isbotsiz keltiramiz).
1-teorema (Boltsman–Koshi teoremasi).
Agar
f
(
x
) funksiya [
a
,
b
] kesmaning
chetlarida har xil ishorali qiymatlarga ega bo‘lsa, u holda bu kesmaning ichida (2.1)
tenglama hech bo‘lmaganda bitta ildizga ega. Agar (
a
,
b
) intervalda
f
(
x
) hosila
mavjud bo‘lib, u o‘z
ishorasini almashtirmasa, u holda bu ildiz yagona.
2-teorema.
f
(
x
) funksiya [
a
,
b
] kesmada analitik funksiya bo‘lsin. Agar [
a
,
b
]
kesmaning chetki nuqtalarida
f
(
x
) funksiya har xil ishorali qiymatlarini qabul qilsa, u
vaqtda (2.1) tenglamaning
a
va
b
nuqtalar orasida yotadigan ildizlarining soni toqdir.
Agar
f
(
x
) funksiya [
a
,
b
] kesmaning chetki nuqtalarida bir xil ishorali qiymatlarni
qabul qilsa, u vaqtda (2.1) tenglamaning ildizlari yoki [
a
,
b
] kesmada yotmaydi yoki
ularning soni juftdir (karraliligini hisobga olgan holda). Transendent tenglamalar ild-
izlarining soni ixtiyoriy bo‘lishi mumkin.
Chiziqli bo‘lmagan tenglamalar uchun ildizlarni ajtatishning umumiy usuli yo‘q.
Buning uchun ma’lum bir qadam bilan o‘zgaruvchi
x
larda
f
(
x
) funksiyaning
qiymatlarini hisoblab ko‘rish mumkin. Agar yonma-yon ikkita
a
va
b
nuqtalarda
f
(
x
)
funksiya har xil ishorali qiymatlar qabul qilsa, ya’ni, masalan,
f
(
a
) < 0 va
f
(
b
) > 0
bo‘lsa yoki
f
(
a
)·
f
(
b
)
0 shart bajarilsa, u holda [
a
,
b
] kesmada
f
(
x
) funksiya uzluksiz
bo‘lganligi uchun uning shu kesmada hech bo‘lmaganda bitta ildizi mavjud bo‘ladi.
Diqqat qiling,
f
(
a
)·
f
(
b
)<0 tengsizlik bajarilmagani bilan [
a
,
b
] kesmada bir nechta
ildizlar yotishi mumkin (2.3,
a
-rasm).
Muhandislik hisoblarida asosan haqiqiy ildizlarni topish talab etiladi. Haqiqiy
ildizlarni ajratish masalasi umumiy holda quyidagi usullar bilan yechiladi:
analitik
,
jadval va grafik usullar
.
Tenglama ildizlarini ajratishning jadval usulida
f
(
x
) = 0,4
2
x
–0,5
x
–1 = 0 funksi-
yaning qiymatlar jadvali tuziladi. Buning uchun kalkulyator yoki kompyuterdan (ma-
salan, MS Excel jadval prosessoridan) foydalaniladi. MS
Excel ning dastlabki ikki
satriga
x
,
f
(
x
) sarlavha qo‘yiladi (
0>2>
Dostları ilə paylaş: