24
UNIVERZITET U SARAJEVU GRAĐEVINSK I FAKUL TET ODSJEK ZA GEODEZIJU PREDMET: INŽINJERSKA MATEMATIKA 3 ZADAĆA 12 Sarajevo 12.2010 Zoran Petrović

Inženjerska matematika III

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Inženjerska matematika III

7/23/2019 Inženjerska matematika III

http://slidepdf.com/reader/full/inzenjerska-matematika-iii 1/24

UNIVERZITET U SARAJEVUGRAĐEVINSKI FAKULTETODSJEK ZA GEODEZIJU

PREDMET: INŽINJERSKA MATEMATIKA 3

ZADAĆA 12

Sarajevo 1!"1" Zora# Pe$rov%&

Page 2: Inženjerska matematika III

7/23/2019 Inženjerska matematika III

http://slidepdf.com/reader/full/inzenjerska-matematika-iii 2/24

Zadatak 1:Me$o'o( )o#a*#%+ ra,-%)a r%je.%$% r/0#% ro0-e(

 Δu=−3,

u  x , y =0,

 x , y ∈∂ Ω ,

Ω={ x , y ∣   x2 y

21} ,

h=1

3

Rješenje:  za čvor i , j :   u i−1,  jui 1,   ju i , j−1ui , j 1−4⋅ui , j =h2⋅ f  

h2⋅ f   =

1

32

⋅−3=−1

3

Oblast je simetrična , pa je dovoljno računati samo za prvi kvadrant.

0,0:

u1,0u0,1u0,−1u−1,0−4⋅u0,0=−1

3

−4⋅u0,02⋅u0,12⋅u1,0=−1

3

  =−4⋅u0,04⋅u0,1

0,1

u0,2u0,0u1,1u−1,1−4⋅u0,1=−1

3

u0,0−4⋅u0,1u0,22⋅u1,1=−1

3

0,2

u0,3u0,1u1,2u−1,2−4⋅u0,2=−1

3

0u0,1−4⋅u0,22⋅u1,2=−1

3

1,1

u1,0u1,2u0,1u2,1−4⋅u1,1=−1

3

2⋅u0,1−4⋅u1,12⋅u1,2=−1

3

1,2

u1,1u1,3u0,2u2,2−4⋅u1,2=−13

u0,2u1,1−4⋅u1,2=−1

3

u0,0=3

4  u0,1=

2

3  u0,2=

  5

12  u1,1=

  7

12  u1,2=

1

3

Zora# Pe$rov%& Za'a&a 1 S$ra#%2a 1

Page 3: Inženjerska matematika III

7/23/2019 Inženjerska matematika III

http://slidepdf.com/reader/full/inzenjerska-matematika-iii 3/24

Zadatak 2:Da$% / %#$e4ra-%:

 A= ∫1

2

e− x

2

dx

 B= ∫ 

6

 4

 x⋅tan  x dx

a!5 Kor%$e&% o.$e $rae,#o % o.$e S%(o#ovo rav%-o %,ra*/#a$% %#$e4ra-e A % 6 a $a*#o.&/78"!""""9!0!5 I,ra*/#a$% %#$e4ra-e A % 6 o(o&/ Ga/ov%+ )va'ra$/r#%+ or(/-a; re'a % 3!

Rješenje:a!5 %! O.$e $rae,#o rav%-o:

 Integral A:

a=1,   b=2

 f    x=e− x

2

 f ! !  x =4⋅ x2⋅e

− x2

−2⋅e− x

2

 " 2=∣ f ! ! 

ab

2   ∣=0.73779457193305

n= b−a3⋅ " 2

12⋅#  =35.066

n≈36

h=b−a

n  =

 1

36

 A1=h

2⋅ f     x0 f    x362⋅∑

i =1

35

 f    x i

 x i= x0i⋅h , i=0...n

Zora# Pe$rov%& Za'a&a 1 S$ra#%2a

Page 4: Inženjerska matematika III

7/23/2019 Inženjerska matematika III

http://slidepdf.com/reader/full/inzenjerska-matematika-iii 4/24

 A1≈0,135300

n=72

h=b−a

n  =

  1

72

 A2=h

2⋅  f   x0  f   x722⋅∑i=1

71

 f    x i

Zora# Pe$rov%& Za'a&a 1 S$ra#%2a 3

i

0 1, 000000 0, 367879

1 1, 027778 0, 347731

2 1, 055556 0, 328179

3 1, 083333 0, 309248

4 1, 111111 0, 290960

5 1, 138889 0, 273332

6 1, 166667 0, 256376

7 1, 194444 0, 240101

8 1, 222222 0, 224512

9 1, 250000 0, 209611

10 1,277778 0,195398

11 1,305556 0,181868

12 1,333333 0,169013

13 1,361111 0,156825

14 1,388889 0,145292

15 1,416667 0,134399

16 1,444444 0,124131

17 1,472222 0,114470

18 1,500000 0,105399

19 1,527778 0,096897

20 1,555556 0,088944

21 1,583333 0,081517

22 1,611111 0,074595

23 1,638889 0,068156

24 1,666667 0,062177

25 1,694444 0,056634

26 1,722222 0,051506

27 1,750000 0,046771

28 1,777778 0,042405

29 1,805556 0,038387

30 1,833333 0,034697

31 1,861111 0,031313

32 1,888889 0,02821533 1,916667 0,025385

34 1,944444 0,022803

35 1,972222 0,020452

36 2,000000 0,018316

xi

  f(xi)

Page 5: Inženjerska matematika III

7/23/2019 Inženjerska matematika III

http://slidepdf.com/reader/full/inzenjerska-matematika-iii 5/24

 A2≈0,135268

∣ A1− A2∣# A≈0,1353

Zora# Pe$rov%& Za'a&a 1 S$ra#%2a <

i

0 1,000000 0, 367879

1 1,013889 0, 357732

2 1,027778 0, 347731

3 1,041667 0, 337878

4 1,055556 0, 328179

5 1,069444 0, 318634

6 1,083333 0, 309248

7 1,097222 0, 300023

8 1,111111 0, 290960

9 1,125000 0, 282063

10 1, 138889 0, 273332

11 1, 152778 0, 264769

12 1, 166667 0, 256376

13 1, 180556 0, 248153

14 1, 194444 0, 240101

15 1, 208333 0, 232220

16 1, 222222 0, 224512

17 1, 236111 0, 216976

18 1, 250000 0, 209611

19 1, 263889 0, 202419

20 1, 277778 0, 195398

21 1, 291667 0, 188548

22 1, 305556 0, 181868

23 1, 319444 0, 175357

24 1, 333333 0, 169013

25 1, 347222 0, 162837

26 1, 361111 0, 156825

27 1, 375000 0, 150977

28 1, 388889 0, 145292

29 1, 402778 0, 139766

30 1, 416667 0, 134399

31 1, 430556 0, 129188

32 1, 444444 0, 124131

33 1, 458333 0, 119226

34 1, 472222 0, 114470

35 1, 486111 0, 109862

36 1, 500000 0, 105399

37 1, 513889 0, 101078

38 1, 527778 0, 096897

39 1, 541667 0, 092853

40 1, 555556 0, 088944

41 1, 569444 0, 085166

42 1, 583333 0, 081517

43 1, 597222 0, 077994

44 1, 611111 0, 074595

45 1, 625000 0, 07131746 1, 638889 0, 068156

47 1, 652778 0, 065110

48 1, 666667 0, 062177

49 1, 680556 0, 059352

50 1, 694444 0, 056634

51 1, 708333 0, 054020

52 1, 722222 0, 051506

53 1, 736111 0, 049091

54 1, 750000 0, 046771

55 1, 763889 0, 044543

56 1, 777778 0, 042405

57 1, 791667 0, 040354

58 1, 805556 0, 038387

59 1, 819444 0, 036502

60 1, 833333 0, 034697

61 1, 847222 0, 03296862 1, 861111 0, 031313

63 1, 875000 0, 029729

64 1, 888889 0, 028215

65 1, 902778 0, 026768

66 1, 916667 0, 025385

67 1, 930556 0, 024064

68 1, 944444 0, 022803

69 1, 958333 0, 021600

70 1, 972222 0, 020452

71 1, 986111 0, 019358

72 2, 000000 0, 018316

xi

  f(xi)

Page 6: Inženjerska matematika III

7/23/2019 Inženjerska matematika III

http://slidepdf.com/reader/full/inzenjerska-matematika-iii 6/24

 Integral B:

a= 

6,  b=

 

4

 f   x= x⋅tan  x

 f ! !  x=2⋅cos x  x⋅sin  x

cos x 3

 " 2=∣ f ! ! ab

2   ∣=4.77340836264294

n=

 b−a

3

⋅ "   2

12⋅#  =11.94790084035262

n≈12

h=b−a

n  =0.021911747619712

 B=h

2⋅   f   x0  f    x12 2⋅∑

i =1

11

 f    x i

 xi= x0i⋅h , i=0...n

 B1≈0,135138

n=24

h=b−a

n  =0,010908

 B2=h

2⋅  f    x0  f   x242⋅∑

i=1

23

 f    xi

Zora# Pe$rov%& Za'a&a 1 S$ra#%2a 9

i0 0,523599 0, 302300

1 0,545415 0, 330966

2 0,567232 0, 361367

3 0,589049 0, 393590

4 0,610865 0, 427732

5 0,632682 0, 463902

6 0,654498 0, 502214

7 0,676315 0, 542800

8 0,698132 0, 585802

9 0,719948 0, 631378

10 0, 741765 0, 679702

11 0, 763582 0, 730970

12 0, 785398 0, 785398

x i   f(xi)

Page 7: Inženjerska matematika III

7/23/2019 Inženjerska matematika III

http://slidepdf.com/reader/full/inzenjerska-matematika-iii 7/24

 B2≈0,135100

∣ B1− B2∣#

 B≈0,1351

a!5 %%! S%(o#ovo rav%-o: Integral A:

a=1,   b=2

 f    x=e− x

2

 f ! ! ! !  x =16⋅ x4⋅e

− x2

−48⋅ x2⋅e

− x2

12⋅e− x

2

 "   4=∣ f ! ! ! !  ab

2  ∣=1.580988368427965

n=b−a⋅4

 b−a⋅ " 

4

180⋅#  =3.640588067797857

n≈4

h=b−a

n  =

1

4

 A1=

h

3⋅  f     x

0 f    x

42⋅∑

i=1

1

 f   x2⋅i4⋅∑

i=1

2

 f    x2⋅i−1

 x i= x0i⋅h , i=0...n

Zora# Pe$rov%& Za'a&a 1 S$ra#%2a =

i

0 0,523599 0,302300

1 0,534507 0,316421

2 0,545415 0,330966

3 0,556324 0,345944

4 0,567232 0,361367

5 0,578140 0,377244

6 0,589049 0,393590

7 0,599957 0,410415

8 0,610865 0,427732

9 0,621774 0,445557

10 0,632682 0,463902

11 0,643590 0,482782

12 0,654498 0,502214

13 0,665407 0,522215

14 0,676315 0,542800

15 0,687223 0,563990

16 0,698132 0,585802

17 0,709040 0,608258

18 0,719948 0,631378

19 0,730857 0,655185

20 0,741765 0,679702

21 0,752673 0,704955

22 0,763582 0,730970

23 0,774490 0,757775

24 0,785398 0,785398

xi

  f(xi)

i

0 1, 000000 0, 367879

1 1, 250000 0, 209611

2 1, 500000 0, 105399

3 1, 750000 0, 046771

4 2, 000000 0, 018316

xi

  f(xi)

Page 8: Inženjerska matematika III

7/23/2019 Inženjerska matematika III

http://slidepdf.com/reader/full/inzenjerska-matematika-iii 8/24

 A1≈0,135210

n=8

h=b−a

n  =

1

8

 A2=h

3⋅  f    x0 f    x82⋅∑

i=1

3

 f    x2⋅i4⋅∑i=1

4

 f    x2⋅i−1

 A2≈0,135254

∣ A1− A2∣#

 A≈0,1352

 Integral B :

a= 

6 , b=

 

4

 f    x = x⋅tan x

 f ! ! ! !  x=8⋅ x⋅ se$  x 2⋅tan  x 316⋅ se$  x 2⋅tan  x

216⋅ x⋅ se$  x4⋅tan  x8⋅ se$  x 4

 " 4=∣ f ! ! ! !  ab

2   ∣=59.20340303524299

n=b−a ⋅4

 b−a⋅ " 

4

180⋅#  =1.686501856759905

n≈2

h=b−a

n  =0.15523219660257

 B1=

h

3⋅  f    x0 f    x24⋅∑

i=1

1

 f    x2⋅i−1

 x i= x0i⋅h , i=0...n

Zora# Pe$rov%& Za'a&a 1 S$ra#%2a >

i

0 1, 000000 0, 367879

1 1, 125000 0, 282063

2 1, 250000 0, 209611

3 1, 375000 0, 150977

4 1, 500000 0, 105399

5 1, 625000 0, 071317

6 1, 750000 0, 046771

7 1, 875000 0, 029729

8 2, 000000 0, 018316

xi

  f(xi)

i

0 0, 523599 0, 302300

1 0, 654498 0, 502214

2 0, 785398 0, 785398

xi

  f(xi)

Page 9: Inženjerska matematika III

7/23/2019 Inženjerska matematika III

http://slidepdf.com/reader/full/inzenjerska-matematika-iii 9/24

 B1≈0,135113

n=4

h=b−a

n  =0,130900

 B2=h

3⋅   f    x0  f   x42⋅∑

i =1

1

 f    x2⋅i4⋅∑i=1

2

 f    x2⋅i−1

 B2≈0,135088

∣ B1− B2∣#

 B≈0,13510!5 Ga/ove )va'ra$/r#e or(/-e:

 Integral A:

a=1,   b=2

 f    x =e− x

2

t i =b−a

2  ⋅ xi

ba

2  , i=1...n

kvadraturna formula reda 2n=2:

 x1=−1

 3

 , t 1=1.211324865405187

 x2=  1

 3 , t 2=1.7886751345948137

 A=b−a

2  ⋅   f  t 1  f    t 2≈0.1357

kvadraturna formula reda3n=3:

 x1=−  3

5 , t 1=1.112701665379258

 x2=0,   t 2=1.5

 x3=

  35

 , t 3=1.887298334620742

 A=b−a

2  ⋅

5

9⋅ f   t 1

8

9⋅ f    t 2

5

9⋅ f   t 3≈0.1353

Zora# Pe$rov%& Za'a&a 1 S$ra#%2a ?

i

0 0,523599 0,302300

1 0,589049 0,393590

2 0,654498 0,502214

3 0,719948 0,631378

4 0,785398 0,785398

xi

  f(xi)

Page 10: Inženjerska matematika III

7/23/2019 Inženjerska matematika III

http://slidepdf.com/reader/full/inzenjerska-matematika-iii 10/24

 Integral B:

a= 

6  , b=

 

4

 f    x= x⋅tan  x

t i=b−a

2  ⋅ xi

ba

2  , i=1...n

kvadraturna formula reda2 n=2:

 x1=

−1

 3  , t 1=0.57892349598811

 x2=  1

 3 , t 2=0.73007344300763

 B=b−a

2  ⋅ f   t 1 f    t 2≈0.1351

kvadraturna formula reda3 n=3 :

 x1=−  3

5 , t 1=0.55310400259853

 x2=0,   t 2=0.65449846949787

 x3=  3

5 , t 3=0.75589293639721

 B=b−a

2  ⋅

5

9⋅ f    t 1

8

9⋅ f    t 2

5

9⋅ f    t 3≈0.1351

Zora# Pe$rov%& Za'a&a 1 S$ra#%2a @

Page 11: Inženjerska matematika III

7/23/2019 Inženjerska matematika III

http://slidepdf.com/reader/full/inzenjerska-matematika-iii 11/24

Zadatak 3:Kor%$e&% o.$e S%(o#ovo % o.$e $rae,#o rav%-o; %,ra*/#a$% o0%( e-%e:

 x2

 y2

3 =1

a $a*#o.&/ 78"!""9!Rješenje:

 x=a⋅cost  , x= 2⋅cos t  ,   ˙ x=− 2⋅sin t  y=b⋅sin t  , y= 3⋅sin t  ,   ˙ y= 3⋅cost 

l =∫0

 

2

 ˙ x2 ˙ y

2dt =∫

0

 

2

 2⋅sin t 23⋅cos t 

2dt 

O=4⋅l 

S%(o#ovo rav%-o:

a=0,   b= 

2

 f     x = 2⋅sint 23⋅cost 2

 f ! ! ! !  x=

  4⋅sin x2

 2⋅sin  x23⋅cos x 2

  4⋅cos x2

 2⋅sin x23⋅cos x2 −

3⋅sin  x4

2⋅sin  x23⋅cos x 23

2

  22⋅cos x2⋅sin  x 2

2⋅sin  x 23⋅cos x 23

2−

3⋅cos x 4

2⋅sin  x23⋅cos x 23

2

  18⋅cos x 2⋅sin  x

4

2⋅sin  x 23⋅cos x 25

2−

18⋅cos  x 4⋅sin x 2

2⋅sin x 23⋅cos x25

2−

  15⋅cos x 4⋅sin x4

2⋅sin x23⋅cos x 27

2

 " 4=∣ f ! ! ! !  ab

2   ∣=0.97398151933186

n=b−a⋅4

 b−a ⋅ " 4

180⋅#  =1.793605380472007

n≈2

h=b−a

n  =0.78539816339745

l 1=h

3⋅   f   x0  f   x 24⋅

∑i=1

1

 f    x2⋅i −

1

 xi = x0i⋅h , i=0...n

Zora# Pe$rov%& Za'a&a 1 S$ra#%2a 1"

i

0 0, 000000 1, 732051

1 0, 785398 1, 581139

2 1, 570796 1, 414214

xi

  f(xi)

Page 12: Inženjerska matematika III

7/23/2019 Inženjerska matematika III

http://slidepdf.com/reader/full/inzenjerska-matematika-iii 12/24

l 1≈2,479455

n=4

h=b−a

n  =0,392699

l 2=h

3⋅ f    x0 f    x42⋅∑

i=1

1

 f    x2⋅i 4⋅∑i=1

2

 f    x2⋅i−1

l 2≈2,477385

∣l 1−l 2∣#

l ≈2,48

O=4⋅l =9,92

O.$e $rae,#o rav%-o:

a=0,   b= 

2 f     x = 2⋅sint 23⋅cost 2

 f ! !  x =  sin  x 2

 2⋅sin  x 23⋅cos x 2−

  cos x 2

 2⋅sin  x 23⋅cos x 2−

  cos x 2⋅sin x 2

2⋅sin  x 23⋅cos x23

2

 " 2=∣ f ! ! ab

2   ∣=0.063245553203368

n= b−a

3⋅ " 2

12⋅#  =2.021246068550205

n≈3

h=b−a

n  =

 

6

l 1=h

2⋅ f    x0 f    x32⋅∑

i =1

2

 f    x i

 xi = x0i⋅h , i=0...n

l 1≈2.477379

n=6

h=b−a

n  =0.523599

l 2=

h

2⋅  f    x0 f    x6∑

i=1

5

 f    x i

Zora# Pe$rov%& Za'a&a 1 S$ra#%2a 11

i

0 0,000000 1,732051

1 0,392699 1,689246

2 0,785398 1,581139

3 1,178097 1,465076

4 1,570796 1,414214

xi

  f(xi)

i

0 0, 000000 1, 732051

1 0, 523599 1, 6583122 1, 047198 1, 500000

3 1, 570796 1, 414214

xi

  f(xi)

Page 13: Inženjerska matematika III

7/23/2019 Inženjerska matematika III

http://slidepdf.com/reader/full/inzenjerska-matematika-iii 13/24

l 2≈2.477379

∣l 1−l 2∣#l ≈2,48

O=4⋅l =9,92

Zora# Pe$rov%& Za'a&a 1 S$ra#%2a 1

i

0 0,000000 1,732051

1 0,261799 1,712604

2 0,523599 1,658312

3 0,785398 1,581139

4 1,047198 1,500000

5 1,308997 1,437702

6 1,570796 1,414214

xi

  f(xi)

Page 14: Inženjerska matematika III

7/23/2019 Inženjerska matematika III

http://slidepdf.com/reader/full/inzenjerska-matematika-iii 14/24

Zadatak 4:R%je.%$% '%ere#2%ja-#e je'#a*%#e Ko.%jeve ro0-e(e5:

 A :   y !  x⋅ y= x⋅ y2 , y 0=2,   x∈[0,1]

 B :   y ! = x2 y

2 , y 1=0,   x ∈[1,2]

a!5 Oj-erovo( (e$o'o(; +8"!1!0!5 Po0o-j.a#o( Oj-erovo( (e$o'o(; +8"!!2!5 RK (e$o'o(; +8"!!

Rješenje:

a! A!5n=

 x− x0

h  =10

 xi= x0i⋅h

 yi = yi−1h⋅ f    x i−1 , yi−1

 x1=0.1   y10.1=2.0

 x2=0.2   y20.2=2.02

 x3=0.3   y30.3=2.061208

 x4=0.4   y40.4=2.1268291

 x5=0.5   y50.5=2.222692

 x6=0.6   y60.6=2.3585754 x7=0.7   y7 0.7=2.5508336

 x8=0.8   y80.8=2.8277479

 x9=0.9   y9 0.9=3.2412207

 x10=1.0   y10 1.0=3.8950068

 

a! 6!5

n= x− x0

h  =10

 xi = x0i⋅h

 y i= y i−1h⋅ f    xi −1 , y i −1 x1=1.1   y11.1=0.1

 x2=1.2   y21.2=0.222

 x3=1.3   y31.3=0.370928

 x4=1.4   y41.4=0.553687

 x5=1.5   y51.5=0.780344

 x6=1.6   y61.6=1.0662378

 x7=1.7   y71.7=1.4359241

 x8=1.8   y81.8=1.931112

 x9=1.9   y91.9=2.6280313 x10=2.0   y102.0=3.6796862

Zora# Pe$rov%& Za'a&a 1 S$ra#%2a 13

Page 15: Inženjerska matematika III

7/23/2019 Inženjerska matematika III

http://slidepdf.com/reader/full/inzenjerska-matematika-iii 15/24

0! A!5

n= x− x0

h  =5

 x i= x0i⋅h

 Ai = y i−1h⋅ f    xi−1 , y i−1

 yi= yi−1h

2⋅  f    x i−1 , yi−1 f    xi−1h , Ai

 x1=0.2   y

10.2=2.04

 x2=0.4   y20.4=2.1780393 x3=0.6   y30.6=2.4784821

 x4=0.8   y40.8=3.1461645

 x5=1.0   y51.0=5.0500302

0! 6!5

n= x− x0

h  =5

 xi= x0i⋅h

 Ai = yi−1h⋅ f    xi−1 , y i−1 yi= y i−1

h

2⋅  f    x i−1 , yi−1  f    xi−1h , Ai

 x1=1.2   y11.2=0.248

 x2=1.4   y21.4=0.624214

 x3=1.6   y31.6=1.2348928

 x4=1.8   y41.8=2.388412

 x5=2.0   y52.0=5.4278587

2! A!5

n= x− x0

h  =5

 x i= x0i⋅h

k 1=h⋅ f   x i −1 , yi −1

k 2=h⋅ f    xi−1h

2 , y i−1

k 1

k 3=h⋅ f   x i −1

h

2 , yi −1

k 22

 

k 4=h⋅ f    x i−1h , y i−1k 3

 yi = y i−11

6⋅ k 12⋅k 22⋅k 3k 4

 x1=0.2   k%=0   k&=0.04   k'=0.04121   k(=0.08501   y10.2=2.04124

 x2=0.4   k%=0.08502   k&=0.1355   k'=0.1403   k(=0.2062   y20.4=2.18172

 x3=0.6   k%=0.2063   k&=0.2936   k'=0.3093   k(=0.4457   y30.6=2.49135

 x4=0.8   k%=0.4459   k&=0.6514   k'=0.7166   k(=1.1333   y40.8=3.21056

 x5=1.0   k%=1.13554   k&=1.88954   k'=2.36006   k(=5.09225   y51.0=5.66506

Zora# Pe$rov%& Za'a&a 1 S$ra#%2a 1<

Page 16: Inženjerska matematika III

7/23/2019 Inženjerska matematika III

http://slidepdf.com/reader/full/inzenjerska-matematika-iii 16/24

2! 6!5

n= x− x0

h  =5

 xi = x0i⋅h

k 1=h⋅ f    xi −1 , yi −1

k 2=h⋅ f    xi−1h

2 , y i−1

k 1

k 3=h⋅ f    xi −1h

2

 , y i−1k 2

2

 

k 4=h⋅ f    x i−1h , y i−1k 3

 yi= yi−11

6⋅ k 12⋅k 22⋅k 3k 4

 x1=1.2   k%=0.2   k&=0.244   k'=0.245   k(=0.3   y11.2=0.2463

 x2=1.4   k%=0.3001   k&=0.3694   k'=0.3752   k(=0.4692   y21.4=0.6228

 x3=1.6   k%=0.4696   k&=0.5971   k'=0.6198   k(=0.8208   y31.6=1.24342

 x4=1.8   k%=0.8212   k&=1.12516   k'=1.23032   k(=1.87188   y4 1.8=2.47742

 x5=2.0   k%=1.87553   k&=3.0547   k'=3.92965   k(=9.01011   y52.0 =6.61981

Zora# Pe$rov%& Za'a&a 1 S$ra#%2a 19

Page 17: Inženjerska matematika III

7/23/2019 Inženjerska matematika III

http://slidepdf.com/reader/full/inzenjerska-matematika-iii 17/24

Zadatak 5:RK (e$o'o( r%je.%$% -je'e&e Ko.%jeve ro0-e(e:

a. y ! !  −5⋅ y ! 6⋅ y=0,   y 0=0,   y ! 0=1

 x ∈[0,0.4] , h=0.2

b. y ! !  =2− y , y 0=2,   y ! 0=−1

 x ∈[0,0.2] , h=0.1

$. y !  =− x2⋅ y z , y 0=2

 z ! = x2⋅ y3⋅ z , z 0=−2

 x ∈[0,0.4] , h=0.2

Rješenje:a!5

 y ! ! =5⋅ y ! −6⋅ y

 z 0 x = y  x

 z 1 x = y !  x z 

1!  x = y ! !  x =5⋅ z 

1 x −6⋅ z 

0 x

 y !  x = z 1 x

 z 1 !  x =5⋅ z 1 x−6⋅ z 0  x

 f  1 x , y

1, y

2= y

1! = y

2,  y

10=0

 f  2 x , y

1, y

2= y

2! =5⋅ y

2 x −6⋅ y

1 x , y

20=1

k 11=h⋅ f  1 x , y1, y2 ,

k 12=h⋅ f  

2 x , y1,

 y2 ,

k 21=h⋅ f    1 xh

2 , y1

k 112

  , y2k 122

   ,

k 22=h⋅ f  2 xh

2  , y1

k 11

2  , y2

k 12

2   ,

k 31=h⋅ f  1 xh

2 , y1

k 212

  , y2k 222

   ,

k 32=h⋅ f  2  xh

2 , y1

k 21

2  , y2

k 22

2   ,

k 41=h⋅ f    1 xh , y1k 31, y2k 32  ,

k 42=h⋅ f    2  xh , y1k 31, y2k 32  ,

 yi ,1= y i −1,11

6

⋅k 112⋅k 212⋅k 31k 41 ,

 yi ,2= yi −1,21

6⋅ k 122⋅k 222⋅k 32k 42

n= x− x1,0

h  =2

 xi= x0i⋅h

 x1,1=0.2   k 11=0.2   k 21=0.3   k 31=0.338   k 41=0.502   y1,10.2=0.329667

 x1,2=0.2   k 12=1.0   k 22=1.38   k 32=1.51   k 42=2.1044   y1,20.2=2.4807333

 x2,1=0.4   k 11=0.496147   k 21=0.70466   k 31=0.779148   k 41=1.1116153   y2,10.4=1.0922296

 x2,2=0.4   k 12=2.0851333   k 22=2.830012   k 32=3.0773433   k 42=4.2274992   y2,20.4=5.5019572

0!5

Zora# Pe$rov%& Za'a&a 1 S$ra#%2a 1=

Page 18: Inženjerska matematika III

7/23/2019 Inženjerska matematika III

http://slidepdf.com/reader/full/inzenjerska-matematika-iii 18/24

 y ! ! =2− y

 z 0 x = y  x

 z 1 x= y !  x  z 1 !  x = y ! !  x =2− y

 y !  x = z 1 x

 z 1 !  x=2− z 0 x

 f  1

 x , y1,

 y2

= y1

! = y2,

  y1

0=2

 f  2 x , y1, y2= y2 ! =2− y% , y20=−1

k 11=h⋅ f  1 x , y1, y2 ,

k 12=h⋅ f  2 x , y1, y2 ,

k 21=h⋅ f    1 xh

2 , y1

k 112

  , y2k 122

   ,

k 22=h⋅ f  2 xh

2  , y1

k 11

2  , y2

k 12

2   ,

k 31=h⋅ f  1 x h2

 , y1 k 212

  , y2 k 222

   ,

k 32=h⋅ f  2  xh

2 , y1

k 212

  , y2k 222

   ,

k 41=h⋅ f    1 xh , y1k 31, y2k 32  ,

k 42=h⋅ f    2  xh , y1k 31, y2k 32  ,

 yi ,1= y i −1,11

6⋅k 112⋅k 212⋅k 31k 41 ,

 yi ,2= yi −1,21

6⋅ k 122⋅k 222⋅k 32k 42

n= x − x1,0

h  =2

 x i= x0i⋅h

 x1,1=0.1   k 11=−0.1   k 21=−0.1   k 31=−0.09975   k 41=−0.0995   y1,10.1=1.9001667

 x1,2=0.1   k 12=0   k 22=0.005   k 32=0.005   k 42=0.009975   y1,20.1=−0.995004

 x2,1=0.2   k 11=−0.0995004   k 21=−0.0990012   k 31=−0.0987525   k 41=−0.0980071

 y2,10.2=1.8013308

 x2,2=0.2   k 12=0.00998333   k 22=0.0149584   k 32=0.0149334   k 42=0.0198586

 y2,20.2=−0.980067

2!5 y1 ! =− x2⋅ y1 y2,   y10=2

 y2 ! = x2⋅ y13⋅ y2,   y20=−2

Zora# Pe$rov%& Za'a&a 1 S$ra#%2a 1>

Page 19: Inženjerska matematika III

7/23/2019 Inženjerska matematika III

http://slidepdf.com/reader/full/inzenjerska-matematika-iii 19/24

k 11=h⋅ f  1 x , y1, y2 ,

k 12=h⋅ f  2 x , y1, y2 ,

k 21=h⋅ f    1 xh

2 , y1

k 112

  , y2k 122

   ,

k 22=h⋅ f  2 xh

2  , y1

k 112

  , y2k 122

   ,

k 31=h⋅ f  1 xh

2 , y1

k 212

  , y2k 222

   ,

k 32=h⋅ f  2  x h2

 , y1 k 212

  , y2 k 222

   ,

k 41=h⋅ f    1 xh , y1k 31, y2k 32  ,

k 42=h⋅ f    2  xh , y1k 31, y2k 32  ,

 yi ,1= y i −1,11

6⋅k 112⋅k 212⋅k 31k 41 ,

 yi ,2= yi −1,21

6⋅ k 122⋅k 222⋅k 32k 42

n= x− x

1,0

h  =2

 x i= x0i⋅h x

1,1=0.2   k 11=0.4   k 

21=0.42   k 31=0.422   k 

41=0.4444   y1,1 0.2=2.4214

 x1,2=0.2   k 12=−0.4   k 22=−0.42   k 32=−0.422   k 42=−0.4444   y1,2 0.2=−2.4214

 x2,1=0.4   k 11=0.44428   k 21=0.468708   k 31=0.471151   k 41=0.49851   y2,10.4=2.891818

 x2,2=0.4   k 

12=−0.44428   k 

22=−0.468708   k 

32=−0.471151   k 

42=−0.49851

 y2,20.4=−2.891818

Zora# Pe$rov%& Za'a&a 1 S$ra#%2a 1?

Page 20: Inženjerska matematika III

7/23/2019 Inženjerska matematika III

http://slidepdf.com/reader/full/inzenjerska-matematika-iii 20/24

Zadatak 6:Me$o'o( )o#a*#%+ e-e(e#a$a r%je.%$% -je'e&e r/0#e ro0-e(e:

a. y ! !  =−3⋅ x , y 0=0,   y ! 1=2,   Δx=h=1

3

b. y ! !   x⋅ y=0,   y 0=1,   y ! 1=0,   Δx=h=0.25

$. y ! !  −4⋅ y3=0,   y ! 0=1,   y ! 0.6=1,   Δx=h=0.2

Rješenje:

a!5 y ! ! )⋅ y=  f  

 za čvor 

 y  j−2⋅1)  j−1⋅ Δx

2

6−2⋅ y  j −1⋅1−

)  j−1)

 j

6⋅ Δx

2 y  j⋅1) j ⋅ Δx

2

6=

  f     j−1  f  

   j

2⋅ Δx

2

 za rubove

− y0⋅1−

)1 ⋅ Δx

2

3 y

1⋅1

)1⋅ Δx

2

6=

  f   1⋅ Δx

2

2 y ! a ⋅ Δx

 yn−1⋅1

)n⋅ Δx

2

6− yn⋅1−

)n ⋅ Δx

2

3=

  f    n⋅ Δx

2

2− y ! b⋅ Δx

a=0   b=1

[a , b]=[0,1]

[0,1

3][1

3 ,2

3] [2

3  ,1]

)=0,   f  =−3⋅ x

−2⋅ y1 y2=−0.16666667

 y1−2⋅ y2 y3=−0.27777778

 y2− y

3=−0.83333333

 y1=1.277777778

 y2=2.388888886

 y3=3.222222216

0!5 y ! ! )⋅ y=  f  

 za čvor 

 y j−

2⋅1)

 j−1⋅ Δx2

6  −2⋅ y

 j −1⋅1−

) j −1)

 j

6  ⋅ Δx

2 y j

⋅1)

 j ⋅ Δx2

6  =

  f     j−1  f  

   j

2  ⋅ Δx

2

 za rubove

− y0⋅1−)

1 ⋅ Δx2

3   y1⋅1

)1⋅ Δx

2

6  =

  f   1⋅ Δx

2

2   y ! a ⋅ Δx

 yn−1⋅1)

n⋅ Δx2

6  − yn⋅1−

)n ⋅ Δx

2

3  =

  f    n⋅ Δx

2

2  − y ! b⋅ Δx

Zora# Pe$rov%& Za'a&a 1 S$ra#%2a 1@

Page 21: Inženjerska matematika III

7/23/2019 Inženjerska matematika III

http://slidepdf.com/reader/full/inzenjerska-matematika-iii 21/24

a=0   b=1

[a , b]=[0,1][0,0.25][0.25,0.50] [0.50,0.75][0.75,1.00]

)= x , f  =0⋅ x

−1.984375⋅ y11.005208333⋅ y2=−1.002604167

1.00520833⋅ y1−1.973958333⋅ y21.0078125⋅ y3=0

1.0078125⋅ y2−1.963541667⋅ y31.010416667⋅ y4=0

1.01041667⋅ y3−0.979166667⋅ y 4=0

 y1=1.21633329109

 y2=1.40374603073

 y3=1.53626574241

 y4=1.58529550484

2!5 y ! ! )⋅ y=  f  

 za čvor 

 y  j−2⋅1) j−1⋅ Δx2

6  −2⋅ y  j −1⋅1−

) j −1) j

6  ⋅ Δx

2 y  j⋅1)  j ⋅ Δx2

6  =

  f     j−1  f     j

2  ⋅ Δx

2

 za rubove

− y0⋅1−)

1 ⋅ Δx2

3   y1⋅1

)1⋅ Δx

2

6  =

  f   1⋅ Δx

2

2   y ! a ⋅ Δx

 yn−1⋅1)

n⋅ Δx2

6  − yn⋅1−

)n ⋅ Δx

2

3  =

  f    n⋅ Δx

2

2  − y ! b⋅ Δx

a=0   b=0.6

[a , b]=[0,1]

[0,0.20] [0.20,0.40][0.40,0.60])=−4,   f   =−3⋅ x

−1.05333333⋅ y00.97333333⋅ y1=0.14

0.97333333⋅ y0−2.10666667⋅ y10.97333333⋅ y2=−0.12

0.97333333⋅ y1−2.10666667⋅ y20.97333333⋅ y3=−0.12

0.97333333⋅ y2−1.0533333⋅ y3=−0.26

 y0=0.481811074641

 y1=0.665247601952

 y2=0.834752235001

 y3=1.01818875092

Zora# Pe$rov%& Za'a&a 1 S$ra#%2a "

Page 22: Inženjerska matematika III

7/23/2019 Inženjerska matematika III

http://slidepdf.com/reader/full/inzenjerska-matematika-iii 22/24

Zadatak 7:Me$o'o( )o#a*#%+ ra,-%)a r%je.%$% -je'e&e r/0#e ro0-e(e:

a. Δu = y ,    x , y ∈Ω=[0,1]×[0,1]

u  x ,0= x3 , u  x ,1= x

3 , x∈[0,1]

u 0, y =0,   u 1, y =1,   y∈[0,1]h=0.2

b. Δu=−4,    x , y ∈Ω={ x , y ∣   x2 y

21}u  x , y =0,    x , y ∈∂ Ω

h=1

3

Rješenje:

Zora# Pe$rov%& Za'a&a 1 S$ra#%2a 1

Page 23: Inženjerska matematika III

7/23/2019 Inženjerska matematika III

http://slidepdf.com/reader/full/inzenjerska-matematika-iii 23/24

a.)

0u420.008u31−4⋅u41=h2⋅0.8

u41u430.064u32−4⋅u42=h2⋅0.8

u42u440.216u33−4⋅u43=h2⋅0.8

u4310.512u34−4⋅u44=h2⋅0.8

0u32u41u21−4⋅u31=h2⋅0.6

u31u33u42u22−4⋅u32=h2⋅0.6

u32u34u43u23−4⋅u33=h2⋅0.6

u331u44u24−4⋅u34=h2⋅0.6

0u22u31u11−4⋅u21=h2⋅0.4

u21u23u32u12−4⋅u22=h2⋅0.4

u22u24u33u13−4⋅u23=h2⋅0.4

u231u34u14−4⋅u24=h2⋅0.4

0u12u210.008−4⋅u11=h2⋅0.2

u11u13u220.064−4⋅u12=h2⋅0.2

u12u14u230.216−4⋅u13=h2⋅0.2

u131u240.512−4⋅u14=h

2

⋅0.2

u11=0.0645152,   u12=0.172303,   u13=0.354848,   u14=0.632879,

u21=0.0857576,   u22=0.213848,   u23=0.406212,   u24=0.672667,

u31=0.0806667,   u32=0.207121,   u33=0.399485,   u34=0.667576,

u41=0.0537879,   u42=0.158485,   u43=0.34103,   u44=0.622152

Zora# Pe$rov%& Za'a&a 1 S$ra#%2a

Page 24: Inženjerska matematika III

7/23/2019 Inženjerska matematika III

http://slidepdf.com/reader/full/inzenjerska-matematika-iii 24/24

0!5

 za čvor i , j :   u i−1,  jui 1,   ju i , j−1ui , j 1−4⋅ui , j =h2⋅ f  

h2⋅ f  =

1

32

⋅−4=−4

9

Oblast je simetrična , pa je dovoljno računati samo za prvi kvadrant.

0,0:

u1,0u0,1u0,−1u−1,0−4⋅u0,0=−4

9

−4⋅u0,02⋅u0,12⋅u1,0=−4

9  =−4⋅u0,04⋅u0,1

0,1

u0,2u0,0u1,1u−1,1−4⋅u0,1=−4

9

u0,0−4⋅u0,1u0,22⋅u1,1=−4

9

0,2

u0,3u0,1u1,2u−1,2−4⋅u0,2=−49

0u0,1−4⋅u0,22⋅u1,2=−4

9

1,1

u1,0u1,2u0,1u2,1−4⋅u1,1=−4

9

2⋅u0,1−4⋅u1,12⋅u1,2=−4

9

1,2

u1,1u1,3u0,2u2,2−4⋅u1,2=−4

9

u0,2u1,1−4⋅u1,2=−4

9

u0,0=1   u0,1=8

9  u0,2=

5

9  u1,1=

7

9  u1,2=

4

9