Как я могу вычислить числовую вторую производную функции, включающей экспоненту и сингулярность на бесконечности. К сожалению, числовая производная с помощью методов Риддера, представленных в «Численных рецептах в C», может вычислить только первую производную (для этого требуется предварительное аналитическое выражение функции). от фактических значений. Я также пробовал некоторые алгоритмы конечных разностей, представленные в математической статье, но они тоже были подвержены ошибкам. Функция равна e^(x/2)/x^2. Буду признателен за любую помощь в этом вопросе.
заранее спасибо
Последнее редактирование: проблема была решена, библиотеки FADBAD, доступные на C++, сделали очень хорошую работу. Они доступны через http://www.fadbad.com/fadbad.html.
РЕДАКТИРОВАТЬ:
// The compilation command used is given below
// gcc Q3.c nrutil.c DFRIDR.c -lm -o Q3
#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include "nr.h"
#define LIM1 20.0
#define a -5.0
#define b 5.0
#define pre 100.0 // This defines the pre
/* This file calculates the func at given points, makes a
* plot. It also calculates the maximum and minimum of the func
* at given points and its first and second numerical derivative.
*/
float func(float x)
{
return exp(x / 2) / pow(x, 2);
}
int main(void)
{
FILE *fp = fopen("Q3data.dat", "w+"), *fp2 = fopen("Q3results.dat", "w+");
int i; // Declaring our loop variable
float x, y, min, max, err, nd1, nd2;
// Define the initial value of the func to be the minimum
min = func(0);
for(i = 0; x < LIM1 ; i++)
{
x = i / pre; // There is a singularity at x = 0
y = func(x);
if(y < min)
min = y;
fprintf(fp, "%f \t %f \n", x, y);
}
fprintf(fp, "\n\n");
max = 0;
for(i = 0, x = a; x < b; i++)
{
x = a + i / pre;
y = func(x);
nd1 = dfridr(func, x, 0.1, &err);
//nd2 = dfridr((*func), x, 0.1, &err);
fprintf(fp, "%f \t %f \t %f \t %f \n", x, y, nd1);
if(y > max)
max = y;
}
fprintf(fp2, "The minimum value of f(x) is %f when x is between 0 and 20. \n", min);
fprintf(fp2, "The maximum value of f(x) is %f when x is between -5 and 5. \n", max);
fclose(fp);
fclose(fp2);
return 0;
}
РЕДАКТИРОВАТЬ: Чебышев
// The compilation command used is given below
//gcc Q3.c nrutil.c CHEBEV.c CHEBFT.c CHDER.c -lm -o Q3
#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include "nr.h"
#define NVAL 150 // Degree of Chebyshev polynomial
#define LIM1 20.0
#define a -5.0
#define b 5.0
#define pre 100.0 // This defines the pre
/* This file calculates the func at given points, makes a
* plot. It also calculates the maximum and minimum of the func
* at given points and its first and second numerical derivative.
*/
float func(float x)
{
return exp(x / 2) / pow(x, 2);
}
int main(void)
{
FILE *fp = fopen("Q3data.dat", "w+"), *fp2 = fopen("Q3results.dat", "w+");
int i; // Declaring our loop variable
float x, y, min, max;
float nd1, nd2, c[NVAL], cder[NVAL], cder2[NVAL];
// Define the initial value of the func to be the minimum
min = func(0);
for(i = 0; x < LIM1 ; i++)
{
x = i / pre; // There is a singularity at x = 0
y = func(x);
if(y < min)
min = y;
fprintf(fp, "%f \t %f \n", x, y);
}
fprintf(fp, "\n\n");
max = 0;
// We make a Chebyshev approximation to our function our interval of interest
// The purpose is to calculate the derivatives easily
chebft(a,b,c,NVAL,func);
//Evaluate the derivatives
chder(a,b,c,cder,NVAL); // First order derivative
chder(a,b,cder,cder2,NVAL); // Second order derivative
for(i = 0, x = a; x < b; i++)
{
x = a + i / pre;
y = func(x);
nd1 = chebev(a,b,cder,NVAL,x);
nd2 = chebev(a,b,cder2,NVAL,x);
fprintf(fp, "%f \t %f \t %f \t %f \n", x, y, nd1, nd2);
if(y > max)
max = y;
}
fprintf(fp2, "The minimum value of f(x) is %f when x is between 0 and 20. \n", min);
fprintf(fp2, "The maximum value of f(x) is %f when x is between -5 and 5. \n", max);
fclose(fp);
fclose(fp2);
return 0;
}