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Ein paar Kleinigkeiten geändert. Außerdem ist das ein "Test-PullRequest"
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493b7bf49f
commit
f4422549d9
13 changed files with 310 additions and 11 deletions
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@ -11,6 +11,7 @@ Damit ergibt sich:
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\begin{align}
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p(x) &= x^3 + 2x^2 - 5x + 1
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\end{align}
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Anmerkung: Es ist in der Klausur allerdings nicht notwendig die Monomdarstellung zu berechnen außer es wird explizit verlangt. (Das spart viel Zeit) % Anmerkung hinzugefügt von Felix Benz-Baldas
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\subsection*{Teilaufgabe b)}
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Zunächst die dividierten Differenzen berechnen:
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documents/Numerik/Klausur2/Aufgabe3.tex~
Normal file
28
documents/Numerik/Klausur2/Aufgabe3.tex~
Normal file
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@ -0,0 +1,28 @@
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\section*{Aufgabe 3}
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\subsection*{Teilaufgabe a)}
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\begin{align}
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L_0(x) &= - \frac{1}{6} \cdot (x^3 - 3 x^2 + 2x)\\
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L_1(x) &= \frac{1}{2} \cdot (x^3 - 2x^2 - x + 2)\\
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L_2(x) &= - \frac{1}{2} \cdot (x^3 - x^2 - 2x)\\
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L_3(x) &= \frac{1}{6} \cdot (x^3 - x)
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\end{align}
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Damit ergibt sich:
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\begin{align}
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p(x) &= x^3 + 2x^2 - 5x + 1
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\end{align}
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\subsection*{Teilaufgabe b)}
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Zunächst die dividierten Differenzen berechnen:
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\begin{align}
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f[x_0] &= 7, &f[x_1] &= 1, & f[x_2] &= -1, & f[x_3] = 7\\
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f[x_0, x_1] &= -6, &f[x_1, x_2] &= -2, &f[x_2, x_3] &= 8\\
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f[x_0, x_1, x_2] &= 2, &f[x_1, x_2, x_3] &= 5\\
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f[x_0, x_1, x_2, x_3] &= 1
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\end{align}
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Insgesamt ergibt sich also
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\begin{align}
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p(x) &= 7 - (x+1) \cdot 6 + (x+1) \cdot x \cdot 2 + (x+1) \cdot x \cdot (x-1)
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\end{align}
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@ -30,23 +30,18 @@ Als erstes ist festzustellen, dass es sich hier um die Simpsonregel handelt und
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\end{align}
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ist. Wenn diese nun auf $N$ Intervalle aufgepflittet wird gilt folgendes:
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\begin{align}
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\int_a^b f(x) \mathrm{d}x &= (b-a) \cdot \frac{1}{6} \cdot \left [ f(a) + f(b) + 2 \cdot \sum_{i=1}^{N-1} f(i \cdot \frac{1}{N}) + 4 \cdot \sum_{i=1}^N f(i \cdot \frac{1}{2N})\right ]
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h &= \frac{(b-a)}{N} \\
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\int_a^b f(x) \mathrm{d}x &= h \cdot \frac{1}{6} \cdot \left [ f(a) + f(b) + 2 \cdot \sum_{i=1}^{N-1} f(a + i \cdot h) + 4 \cdot \sum_{l=0}^{N-1} f(a + \frac{1}{2} \cdot h + l \cdot h)\right ]
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\end{align}
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$\sum_{i=1}^{N-1} f(i \cdot \frac{1}{N})$ sind die Grenzknoten der Intervalle
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$\sum_{i=1}^{N-1} f(a + i \cdot h)$ steht für die Grenzknoten
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(deshalb werden sie doppelt gezählt). Von den Grenzknoten gibt es
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insgesamt $s-2$ Stück, da die tatsächlichen Integralgrenzen $a$ und $b$
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insgesamt $N-2$ Stück, da die tatsächlichen Integralgrenzen $a$ und $b$
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nur einmal in die Berechnung mit einfließen.
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$\sum_{i=1}^N f(i \cdot \frac{1}{2N})$ sind die jeweiligen
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mittleren Knoten der Intervalle. Davon gibt es $s-1$ Stück.
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\begin{figure}[h]
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\centering
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\includegraphics*[width=\linewidth, keepaspectratio]{aufgabe4-b.png}
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\end{figure}
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$\sum_{l=0}^{N-1} f(a + \frac{1}{2} \cdot h + l \cdot h)$ sind die jeweiligen
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mittleren Knoten der Intervalle. Davon gibt es $N$ Stück.
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\subsection*{Teilaufgabe c)}
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TODO
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documents/Numerik/Klausur2/Aufgabe4.tex~
Normal file
47
documents/Numerik/Klausur2/Aufgabe4.tex~
Normal file
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@ -0,0 +1,47 @@
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\section*{Aufgabe 4}
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\subsection*{Teilaufgabe a)}
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\begin{enumerate}
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\item Ordnung 3 kann durch geschickte Gewichtswahl erzwungen werden.
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\item Ordnung 4 ist automatisch gegeben, da die QF symmetrisch sein soll.
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\item Aufgrund der Symmetrie gilt Äquivalenz zwischen Ordnung 5 und 6.
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Denn eine hätte die QF Ordnung 5, so wäre wegen der
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Symmetrie Ordnung 6 direkt gegeben. Ordnung 6 wäre aber
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bei der Quadraturformel mit 3 Knoten das Maximum, was nur
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mit der Gauß-QF erreicht werden kann. Da aber $c_1 = 0$ gilt,
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kann es sich hier nicht um die Gauß-QF handeln. Wegen
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erwähnter Äquivalenz kann die QF auch nicht Ordnung 5 haben.
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\end{enumerate}
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Da $c_1 = 0$ gilt, muss $c_3 = 0$ sein. Und dann muss $c_2 = \frac{1}{2}$
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sein. Es müssen nun die Gewichte bestimmt werden um Ordnung 3 zu
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garantieren mit:
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\begin{align}
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b_i &= \int_0^1 L_i(x) \mathrm{d}x\\
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b_1 &= \frac{1}{6},\\
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b_2 &= \frac{4}{6},\\
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b_4 &= \frac{1}{6}
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\end{align}
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\subsection*{Teilaufgabe b)}
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Als erstes ist festzustellen, dass es sich hier um die Simpsonregel handelt und die QF
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\begin{align}
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\int_a^b f(x) \mathrm{d}x &= (b-a) \cdot \frac{1}{6} \cdot \left ( f(a) + 4 \cdot f(\frac{a+b}{2}) + f(b) \right )
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\end{align}
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ist. Wenn diese nun auf $N$ Intervalle aufgepflittet wird gilt folgendes:
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\begin{align}
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h &= \frac{(b-a)}{N} \\
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\int_a^b f(x) \mathrm{d}x &= h \cdot \frac{1}{6} \cdot \left [ f(a) + f(b) + 2 \cdot \sum_{i=1}^{N-1} f(a + i \cdot h) + 4 \cdot \sum_{l=0}^{N-1} f(a + \frac{1}{2} \cdot h + l \cdot h)\right ]
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\end{align}
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$\sum_{i=1}^{N-1} f(a + i \cdot h)$ steht für die Grenzknoten
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(deshalb werden sie doppelt gezählt). Von den Grenzknoten gibt es
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insgesamt $N-2$ Stück, da die tatsächlichen Integralgrenzen $a$ und $b$
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nur einmal in die Berechnung mit einfließen.
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$\sum_{l=0}^{N-1} f(a + \frac{1}{2} \cdot h + l \cdot h)$ sind die jeweiligen
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mittleren Knoten der Intervalle. Davon gibt es $N$ Stück.
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\subsection*{Teilaufgabe c)}
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TODO
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