ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие к первому изданию................... 9

Предисловие ко второму изданию.................. 12

Предисловие к третьему изданию................... 12

В ведение. Общие правила вычислительной работы........ 13

Глава I. Приближенные числа................... 17

§ 1. Абсолютная и относительная погрешности.......... 17

§ 2. Основные источники погрешностей.............. 20

§ 3. Десятичная запись приближенных чисел. Значащая цифра. Число верных знаков............21

§ 4. Округление чисел...................... 24

§ 5. Связь относительной погрешности приближенного числа с количеством верных знаков этого числа.....25

§ 6. Таблицы для определения предельной относительной погрешности по числу верных знаков и наоборот......... 28

§ 7. Погрешность суммы..................... 31

§ 8. Погрешность разности.................... 33

§ 9. Погрешность произведения................. 35

§ 10. Число верных знаков произведения............. 37

§ 11. Погрешность частного.................... 38

§ 12. Число верных знаков частного ............... 39

§ 13. Относительная погрешность степени............. 39

§ 14. Относительная погрешность корня.............. 39

§ 15. Вычисления без точного учета погрешностей........ 40

§ 16. Общая формула для погрешности.............. 41

§ 17. Обратная задача теории погрешностей............ 43

§ 18. Точность определения аргумента для функции, заданной таблицей ............................ 46

§ 19. Способ границ........................ 48

§ 20*. Понятие о вероятностной оценке погрешности........ 51

Литература к первой главе...................... 52

Глава II. Некоторые сведения из теории цепных дробей..... 53

§ 1. Определение цепной дроби.................. 53

§ 2. Обращение цепной дроби в обыкновенную и обратно..... 54

§ 3. Подходящие дроби..................... 56

§ 4. Бесконечные цепные дроби.................. 64

§ 5. Разложение функций в цепные дроби............. 70

Литература ко второй главе..................... 73

Глава III. Вычисление значений функций............. 74

§ 1. Вычисление значений полинома. Схема Горнера....... 74

§ 2. Обобщенная схема Горнера................. 77

§ 3. Вычисление значений рациональных дробей......... 79

§ 4. Приближенное нахождение сумм числовых рядов...... 80

§ 5. Вычисление значений аналитической функции........ 86

§ 6. Вычисление значений показательной функции........ 88

§ 7. Вычисление значений логарифмической функции....... 92

§ 8. Вычисление значений тригонометрических функций..... 95

§ 9. Вычисление значений гиперболических функций....... 98

§ 10. Применение метода итерации для приближенного вычисления

значений функции..................... 100

§ 11. Вычисление обратной величины............... 101

§ 12. Вычисление квадратного корня............... 104

§ 13. Вычисление обратной величины квадратного корня..... 108

§ 14. Вычисление кубического корня............... 108

Литература к третьей главе..................... 111

Глава IV. Приближенное решение алгебраических и трансцендентных уравнений.........112

§ 1. Отделение корней......................112

§ 2. Графическое решение уравнений...............116

§ 3. Метод половинного деления.................118

§ 4. Способ пропорциональных частей (метод хорд)........119

§ 5. Метод Ньютона (метод касательных).............123

§ 6. Видоизмененный метод Ньютона...............131

§ 7. Комбинированный метод...................132

§ 8. Метод итерации.......................135

§ 9. Метод итерации для системы двух уравнений........148

§ 10. Метод Ньютона для системы двух уравнений........152

§ 11. Метод Ньютона для случая комплексных корней.....153

Литература к четвертой главе .................... 157

Глава V. Специальные приемы для приближенного решения алгебраических уравнений...............158

§ 1. Общие свойства алгебраических уравнений..........158

§ 2. Границы действительных корней алгебраических уравнений . 163

§ 3. Метод знакопеременных сумм.................165

§ 4. Метод Ньютона.......................167

§ 5. Число действительных корней полинома...........169

§ 6. Теорема Бюдана — Фурье..................171

§ 7. Идея метода Лобачевского—Греффе.............176

§ 8. Процесс квадрирования корней ................178

§ 9. Метод Лобачевского—Греффе для случая действительных различных корней...........180

§ 10. Метод Лобачевского — Греффе для случая комплексных корней 183

§ 11. Случай пары комплексных корней..............186

§ 12. Случай двух пар комплексных корней............190

§ 13. Метод Бернулли.......................195

Литература к пятой главе ..................... 198

Глава VI. Улучшение сходимости рядов.............199

§ 1. Улучшение сходимости числовых рядов...........199

§ 2. Улучшение сходимости степенных рядов методом Эйлера — Абеля ............................. 205

§ 3. Оценки коэффициентов Фурье................210

§ 4. Улучшение сходимости тригонометрических рядов Фурье методом А.Н. Крылова.......213

§ 5. Приближенное суммирование тригонометрических рядов ... 222

Литература к шестой главе......................224

Глава VII. Алгебра матриц................... 225

§ 1. Основные определения....................225

§ 2. Действия с матрицами....................226

§ 3. Транспонированная матрица ................. 230

§ 4. Обратная матрица......................231

§ 5. Степени матрицы..................... 236

§ 6. Рациональные функции матрицы...............237

§ 7. Абсолютная величина и норма матрицы...........238

§ 8. Ранг матрицы........................244

§ 9. Предел матрицы.......................245

§ 10. Матричные ряды ......................247

§ 11. Клеточные матрицы.....................252

§ 12. Обращение матриц при помощи разбиения на клетки ... 255

§ 13. Треугольные матрицы....................260

§ 14. Элементарные преобразования матриц............263

§ 15. Вычисление определителей..................264

Литература к седьмой главе.....................267

Глава VIII. Решение систем линейных уравнений.........268

§ 1. Общая характеристика методов решения систем линейных уравнений............268

§ 2. Решение систем с помощью обратной матрицы. Формулы Крамера .............................268

§ 3. Метод Гаусса........................272

§ 4. Уточнение корней .....................279

§ 5. Метод главных элементов..................281

§ 6. Применение метода Гаусса для вычисления определителей .. 283

§ 7. Вычисление обратной матрицы методом Гаусса........285

§ 8. Метод квадратных корней..................287

§ 9. Схема Халецкого ......................290

§ 10. Метод итерации.......................294

§ 11. Приведение линейной системы к виду, удобному для итерации 301

§ 12. Метод Зейделя........................303

§ 13. Случай нормальной системы.................305

§ 14. Метод релаксации.....................307

§ 15. Исправление элементов приближенной обратной матрицы ... 310

Литература к восьмой главе ..................... 314

Глава IX*. Сходимость итерационных процессов для систем линейных уравнений.....315

§ 1. Достаточные условия сходимости процесса итерации.....315

§ 2. Оценка погрешности приближений процесса итерации .... 317

§ 3. Первое достаточное условие сходимости процесса Зейделя .. 320

§ 4. Оценка погрешности приближений процесса Зейделя по m-норме...........................322

§ 5. Второе достаточное условие сходимости процесса Зейделя .. 323

§ 6. Оценка погрешности приближений процесса Зейделя по l-норме......325

§ 7. Третье достаточное условие сходимости процесса Зейделя .. 326

Литература к девятой главе....................328

Глава X. Основные сведения из теории линейных векторных пространств.........................329

§ 1. Понятие линейного векторного пространства.........329

§ 2. Линейная зависимость векторов...............330

§ 3. Скалярное произведение векторов..............335

§ 4. Ортогональные системы векторов.............338

§ 5. Преобразования координат вектора при изменениях базиса .. 340

§ 6. Ортогональные матрицы...................342

§ 7. Ортогонализация матриц...................343

§ 8. Применение методов ортогонализации к решению систем линейных уравнений.........351

§ 9. Пространство решений однородной системы.........356

§ 10. Линейные преобразования переменных ...........359

§ 11. Обратное преобразование..................365

§ 12. Собственные векторы и собственные значения матрицы .... 367

§ 13. Подобные матрицы .....................372

§ 14. Билинейная форма матрицы.................375

§ 15. Свойства симметрических матриц..............376

§ 16*. Свойства матриц с действительными элементами ......381

Литература к десятой главе.....................385

Глава XI*. Дополнительные сведения о сходимости итерационных

процессов для систем линейных уравнений......386

§ 1. Сходимость матричных степенных рядов........... 386

§ 2. Тождество Гамильтона — Кели................ 389

§ 3. Необходимые и достаточные условия сходимости процесса итерации для системы линейных уравнений........... 390

§ 4. Необходимые и достаточные условия сходимости процесса Зейделя для системы линейных уравнений........... 392

§ 5. Сходимость процесса Зейделя для нормальной системы ... 395

§ 6. Способы эффективной проверки условий сходимости ..... 397

Литература к одиннадцатой главе .................. 401

Глава XII. Нахождение собственных значений и собственных векторов матрицы.......402

§ 1. Вводные замечания.................... 402

§ 2. Развертывание вековых определителей ........... 402

§ 3. Метод А.М. Данилевского................. 404

§ 4. Исключительные случаи в методе А.М. Данилевского ... 410

§ 5. Вычисление собственных векторов по методу А.М. Данилевского ............................ 411

§ 6. Метод А.Н. Крылова.................... 412

§ 7. Вычисление собственных векторов по методу А.Н. Крылова 416

§ 8. Метод Леверрье....................... 417

§ 9. Понятие о методе неопределенных коэффициентов....... 419

§ 10. Сравнение различных методов развертывания векового определителя ......................... 421

§ 11. Нахождение наибольшего по модулю собственного значения

матрицы и соответствующего собственного вектора..... 421

§ 12. Метод скалярных произведений для нахождения первого собственного значения действительной матрицы......... 428

§ 13. Нахождение второго собственного значения матрицы и второго собственного вектора.431

§ 14. Метод исчерпывания..................... 434

§ 15. Нахождение собственных элементов положительно определенной симметрической матрицы.......437

§ 16. Использование коэффициентов характеристического полинома

матрицы для ее обращения................. 442

§ 17. Метод Л.А. Люстерника улучшения сходимости процесса итерации для решения системы линейных уравнений...... 444

Литература к двенадцатой главе.................. 449

Глава XIII. Приближенное решение систем нелинейных уравнений .........................450

§ 1. Метод Ньютона.......................450

§ 2. Общие замечания о сходимости процесса Ньютона......456

§ 3*. Существование корней системы и сходимость процесса Ньютона ............................460

§ 4*. Быстрота сходимости процесса Ньютона..........465

§ 5*. Единственность решения..................466

§ 6*. Устойчивость сходимости процесса Ньютона при варьировании начального приближения...............469

§ 7. Модифицированный метод Ньютона ............471

§ 8. Метод итерации ......................474

9*. Понятие о сжимающем отображении............477

§ 10*. Первое достаточное условие сходимости процесса итерации ...........................481

§ 11*. Второе достаточное условие сходимости процесса итерации 483

§ 12. Метод скорейшего спуска (метод градиента).......485

§ 13. Метод скорейшего спуска для случая системы линейных уравнений.........................490

§ 14*. Метод степенных рядов...................494

Литература к тринадцатой главе .................. 496

Глава XIV. Интерполирование функций..............497

§ 1. Конечные разности различных порядков..........497

§ 2. Таблица разностей.....................500

§ 3. Обобщенная степень....................505

§ 4. Постановка задачи интерполирования............507

§ 5. Первая интерполяционная формула Ньютона........508

§ 6. Вторая интерполяционная формула Ньютона........514

§ 7. Таблица центральных разностей..............518

§ 8. Интерполяционные формулы Гаусса.............519

§ 9. Интерполяционная формула Стирлинга...........521

§ 10. Интерполяционная формула Бесселя............521

§ 11. Общая характеристика интерполяционных формул с постоянным шагом.........................524

§ 12. Интерполяционная формула Лагранжа...........527

§ 13*. Вычисление лагранжевых коэффициентов..........531

§ 14. Оценка погрешности интерполяционной формулы Лагранжа 535

§ 15. Оценки погрешностей интерполяционных формул Ньютона 537

§ 16. Оценки погрешностей центральных интерполяционных формул 539

§ 17. О наилучшем выборе узлов интерполирования........540

§ 18. Разделенные разности ...................542

§ 19. Интерполяционная формула Ньютона для неравноотстоящих значений аргумента....544

§ 20. Обратное интерполирование для случая равноотстоящих узлов 547

§ 21. Обратное интерполирование для случая неравноотстоящих узлов..............550

§ 22. Нахождение корней уравнения методом обратного интерполирования .........................551

§ 23. Метод интерполяции для развертывания векового определителя ............................553

§ 24*. Интерполирование функций двух переменных........555

§ 25*. Двойные разности высших порядков............557

§ 26*. Интерполяционная формула Ньютона для функции двух переменных .........................558

Литература к четырнадцатой главе.................561

Глава XV. Приближенное дифференцирование...........562

§ 1. Постановка вопроса................... 562

§ 2. Формулы приближенного дифференцирования, основанные на

первой интерполяционной формуле Ньютона.........563

§ 3. Формулы приближенного дифференцирования, основанные на

формуле Стирлинга.....................567

§ 4. Формулы численного дифференцирования для равноотстоящих

точек, выраженные через значения функции в этих точках .. 571

§ 5. Графическое дифференцирование...............574

§ 6*. Понятие о приближенном вычислении частных производных 575

Литература к пятнадцатой главе..................576

Глава XVI. Приближенное интегрирование функций .......577

§ 1. Общие замечания......................577

§ 2. Квадратурные формулы Ньютона — Котеса..........580

§ 3. Формула трапеций и ее остаточный член..........582

§ 4. Формула Симпсона и ее остаточный член ..........583

§ 5. Формулы Ньютона — Котеса высших порядков........586

§ 6. Общая формула трапеций (правило трапеций)........588

§ 7. Общая формула Симпсона (параболическая формула) .... 589

§ 8. Понятие о квадратурной формуле Чебышева.........593

§ 9. Квадратурная формула Гаусса................597

§ 10. Некоторые замечания о точности квадратурных формул ... 604

§ 11*. Экстраполяция по Ричардсону...............607

§ 12*. Числа Бернулли......................611

§ 13*. Формула Эйлера — Маклорена...............613

§ 14. Приближенное вычисление несобственных интегралов .... 618

§ 15. Метод Л. В. Канторовича выделения особенностей.....621

§ 16. Графическое интегрирование.................624

§ 17*. Понятие о кубатурных формулах..............627

§ 18*. Кубатурная формула типа Симпсона............629

Литература к шестнадцатой главе..................633

Глава XVII. Метод Монте-Карло.................634

§ 1. Идея метода Монте-Карло.................. 634

§ 2. Случайные числа...................... 635

§ 3, Способы получения случайных чисел............ 638

§ 4. Вычисление кратных интегралов методом Монте-Карло .... 641

§ 5*. Решение систем линейных алгебраических уравнений методом

Монте-Карло......................... 650

Литература к семнадцатой главе................ 658

Предметный указатель........................659

Хостинг от uCoz