формулы для оценки абсолютной погрешности произведения и частного является более сложными, чем для суммы и разности. поэтому для частного и произведения абсолютные погрешности обычно определяют, используя известную формулу
,
для a = или a = x1/x2, где относительная погрешность произведения приближенных чисел определяется следующим образом:
формула показывает, что относительные погрешности нескольких приближенных чисел складываются при выполнении операции умножения над этими числами.
для предельной относительной погрешности формула имеет вид:
аналогичным образом можно получить оценки погрешности частного двух приближенных чисел:
;
погрешность функции
основная теории погрешностей заключается в следующем: по известным значениям погрешностей исходных данных определить погрешность некоторой функции от этих величин.
пусть задана функция f(x), значение которой требуется вычислить для приближенного значения аргумента , имеющего известную предельную абсолютную погрешность . если функция f(x) дифференцируема в точке x0, то погрешность ее значения в этой точке можно оценить как
погрешность вычислительный приближенный функция
.
считается, что формула справедлива, если относительные ошибки аргумента и результата малы по сравнению с единицей, т.е.
x0 < < 1 и f(x0) < < 1.
нетрудно заметить, что вычисление функции в точке с большим модулем производной может к значительному увеличению погрешности результата по сравнению с погрешностью аргумента (катастрофическая потеря точности).
погрешность функции нескольких переменных
пусть y = f(x1, x2, …, xn) - приближенное значение функции от приближенных аргументов, , …, , которые имеют абсолютные ошибки , , …, .
для определения используют принцип наложения ошибок, согласно которому учитывают влияние погрешностей каждого из аргументов в отдельности, а затем полученные погрешности суммируют. для этого вначале временно предполагают, что все аргументы, кроме x1 являются точными числами, и находится соответствующая частная ошибка, вносимая только погрешностью этого аргумента :
,
где производная определяется по x1. затем вычисляется частная ошибка, вносимая аргументом :
.
в итоге искомая погрешность функции , определяется суммой всех частных ошибок:
.
условиями применимости этой формулы считается выполнение следующих неравенств:
xi < < 1 (i = ); f(x1, x2, …, xn) < < 1.
обратная теории погрешностей
обратная теории погрешностей заключается в определении погрешностей исходных данных по заданной погрешности результата. с использованием понятия функции нескольких переменных эта формулируются следующим образом: определить предельные погрешности аргументов функции, чтобы погрешность функции в целом не превышала бы заданной величины.
эта является неопределенной, так как одна и та же погрешность результата может быть получена при разных погрешностях исходных данных. в простейшем случае для решения этой используют принцип равных влияний, согласно которому в формуле для определения предельной абсолютной погрешности функции нескольких аргументов вида
.
все слагаемые из правой части принимаются равными:
отсюда значения предельных абсолютных погрешностей аргументов определяются следующим образом:
Поделитесь своими знаниями, ответьте на вопрос: