2 Πεπερασμένες διαφορές

2.3 Ασκήσεις

  1. 2.1.

    Έστω f:[a,b], fC4[a,b], x0(a,b) και h1,h2>0, τέτοιο ώστε x0-h1,x0+h2[a,b]. Γράψτε την πεπερασμένη διαφορά για την προσέγγιση της f′′(x0) χρησιμοποιώντας τις τιμές της f στα x0-h1, x0 και x0+h2. Εκτιμήστε το σφάλμα της προσέγγισης της f′′(x0). Είναι η τάξη ακρίβειας δύο;

  2. 2.2.

    Έστω f:[a,b], fC3[a,b], x0(a,b) και h>0, τέτοιο ώστε x0±h[a,b]. Τότε ισχύει η ακόλουθη εκτίμηση

    |δh+δh+f(x0)-f′′(x0)|53hmaxx[a,b]|f(3)(x)|.
  3. 2.3.

    Έστω f:[a,b], fC3[a,b], x0(a,b) και h>0, τέτοιο ώστε x0±h[a,b]. Τότε ισχύει η ακόλουθη εκτίμηση

    |δh-δh-f(x0)-f′′(x0)|53hmaxx[a,b]|f(3)(x)|.
  4. 2.4.

    Έστω f:[a,b], fC5[a,b], x0(a,b) και h>0, τέτοιο ώστε x0±2h[a,b]. Χρησιμοποιήστε τα σημεία x0-2h, x0-h, x0+h, x0+2h, για να δείξτε ότι η πεπερασμένη διαφορά

    δ^hf(x0)=112h(-f(x0+2h)+8f(x0+h)-8f(x0-h)+f(x0-2h)),

    προσεγγίζει την f(x0). Βρείτε το σφάλμα της προσέγγισης και την τάξη ακρίβειας.

  5. 2.5.

    Έστω f:[a,b], fC6[a,b], x0(a,b) και h>0, τέτοιο ώστε x0±2h[a,b]. Χρησιμοποιήστε τα σημεία x0-2h, x0-h, x0, x0+h, x0+2h, για να δείξετε ότι η πεπερασμένη διαφορά

    δ^h,2f(x0) =112h2(-f(x0+2h)+16f(x0+h)-30f(x0)
      +16f(x0-h)-f(x0-2h)),

    προσεγγίζει την f′′(x0). Βρείτε το σφάλμα της προσέγγισης και την τάξη ακρίβειας.