Matematik

Ekstremalværdier

24. september 2006 af Ole Sørensen (Slettet)
1. Jeg skal redgøre for, at funktionen:

(cos(x^2) + x) / (x^2 + 2)
har største- og mindsteværdier i intervallet [0 , 3].

2. Herefter skal jeg bestemme disse værdier så præcist som muligt.

3. Jeg skal redegøre for: "hvilke værktøjer jeg har til at argumentere for at de fundne værdier har et vist antal korrekte decimaler"

4. Til sidst "hvor mange af decimalerne jeg er stensikker på?"

-----------------------
Opgave 1 løses ved at observere, at funktionen er kontinuer på et lukket og begrænset interval, hvorved ekstremalværdisætningen (?) siger den har både minimums og maksimumsværdier.

Opgave 2 løses ved hjælp af maple. Altså, først differentieres funktionen 1 gang, og grafen tegnes således at man kan få et indtryk af, hvor f'(x) = 0.

For så at beregne disse værdier bruger jeg fsolve i de tre intervaller, som der nu er givet.

Da fsolve kun retunerer 1 værdi, finder jeg den dobbelt afledte, og viser, at denne f''(x) ikke er lig 0 i de intervaller jeg fandt før - Derved ved jeg at funktionen ikke vender og at der dermed ikke er flere f'(x) = 0.

Spørgsmålet er så hvad der forventes af spørgsmål 3 og 4? =/

Tak på forhånd..


Svar #1
24. september 2006 af Ole Sørensen (Slettet)

Kan det være noget med maple's nøjagtighed eller noget? =/

Svar #2
24. september 2006 af Ole Sørensen (Slettet)

Nu har jeg angivet newton raphsons metode og middelværdisætningen som mine værktøjer til at tjekke decimaler.

Men hvad kan den sidste opgave med "Hvor mange decimaler er du sikker på" betyde?

Brugbart svar (0)

Svar #3
24. september 2006 af sontas (Slettet)

Måske kunne man se på, hvilken værdi f'(x) max kan have i fx x e[0,1], og så x e[1,2] og så x e [2,3]. I disse områder skal f'(x) helst være omkring 0. Men jeg synes også den opgave er temmelig mærkelig, da vi skal bruge bruge maple til at finde maples egne begrænsninger :S.

Brugbart svar (0)

Svar #4
25. september 2006 af fixer (Slettet)

Hermed et eksempel på hvorledes man kan argumentere for præcisionen i det ved NR opnåede resultat. Så kan du forhåbentligt selv overføre det på dit eget problem.

Antag vi vil bestemme sqrt(10) med en fejl på maximalt 10^(-8) (d.v.s. korrekt til og med 7. decimal). Dertil benytter vi NR til at bestemme nulpunkter for funktionen f(x)=x^2-10.

Efter 4 iterationer stabiliserer NR sig på værdien x = 3.16227766, hvor jeg tillader mig en noget tvivlsom anvendelse af lighedstegnet "=", idet der jo er tale om en tilnærmet værdi til det eksakte nulpunkt sqrt(10).

Lad nu a = 3.16227765 og b = 3.16227767. Hvis nu ellers din lommeregners x^2 funktion er pålidelig vil du se at f(a)0. Af middelværdisætningen følger dernæst at funktionen f(x) har et nulpunkt i intervallet ]a,b[. Eftersom sqrt(10) tilhører dette interval (hvorfor?) og afstanden fra x=3.16227766 til både a og b er 10^(-8) følger, at afstanden fra x=3.16227766 til sqrt(10) er mindre end 10^(-8). Altså, at x tilnærmer sqrt(10) optil 7. decimal.

Skriv et svar til: Ekstremalværdier

Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk? Klik her for at oprette en bruger.