[NumAn] Oefening 7.12

1831 days ago by Toon.Baeyens

Oefening 7.12

Het stelsel dat we krijgen:

$$ \begin{cases}1 = A_1 + A_2 \\ \frac{1}{4} = A_1 x_1 + A_2 x_2 \\ \frac{1}{9} = A_1 x^2 + A_2 x^2 \\ \frac{1}{16} = A_1 x^3 + A_2 x^3 \end{cases}$$

Dit met de hand oplossen is helemaal niet eenvoudig. Met Sage is dit een kleinigheid:

var("x1, x2, a1, a2, x") s = [ a1*x1^j + a2*x2^j == 1/(1+j)^2 for j in range(4) ] for result in solve(s, [x1, x2, a1, a2])[0]: show(result) 
       

                                
                            

                                

Om dit wel met de hand te kunnen oplossen kan men gebruik maken van p108 (7.53):

We zijn op zoek naar de nulpunten van de n-de graads orthogonale veelterm met de gegeven gewichtsfunctie. Dus:

$$\begin{align}\phi_0 &= 1\\\phi_1 &= x + a\\\phi_2 &= x^2 + bx + c\end{align}$$

Hierbij zijn $a$, $b$ en $c$ onbekenden die we kunnen bepalen door $\int_0^1 \phi_i\phi_j \ln(\frac{1}{x})\,dx = 0$ te eisen voor $i \neq j$.

Dit is met de hand zeer goed mogelijk, in Sage kan dit natuurlijk ook:

var("a, b, c, x") p1 = 1 p2 = x+a p3 = x^2 + b*x + c d = solve([ integrate(p1*p2*ln(1/x), x, 0, 1) == 0, integrate(p1*p3*ln(1/x), x, 0, 1) == 0, integrate(p2*p3*ln(1/x), x, 0, 1) == 0 ], [a, b, c], solution_dict=True)[0] d 
       

                                
                            

                                
p3.subs(d) 
       

                                
                            

                                
solve(p3.subs(d), x) 
       

                                
                            

                                
 
       

Deze waarden zijn dan net dezelfde als $x_1$ en $x_2$.