Przejdź do głównej zawartości

Bisekcja: Wyznaczanie miejsc zerowych

Wprowadzenie

Wyznaczanie miejsc zerowych funkcji może być pomocne np. przy rozwiązywaniu równań kwadratowych lub innych wielomianów. Jednorazowe uruchomienie metody bisekcji (połowienia przedziałów) może posłużyć do wyznaczenia jednego miejsca zerowego (i tylko jednego) danej funkcji. Zastosowanie tej metody nie gwarantuje jednak wyszukania jakiegokolwiek miejsca zerowego (pomimo tego, że takie występują). Taka sytuacja może mieć miejsce gdy wybierzemy x0 , x1 tak, że dla obu tych punktów wartość funkcji będzie miała ten sam znak.

Dokładność tej funkcji zależy tylko i wyłącznie od ilości wykonanych iteracji - im więcej ich wykonamy (połowień przedziałów) tym dokładniejszy wynik uzyskamy.
Jedną z zalet tej metody jest błąd maksymalny, którym obarczony jest wynik - nigdy nie przekroczy on połowy odległości między badanymi punktami. Na przykład przy badaniu funkcji w przedziale 4-8 przy jednej iteracji maksymalnym błędem będzie 2. Podzielimy bowiem przedział ten na 4-6-8 i przesuniemy jeden z punktów na połowę przedziału, czyli do wartości 6. Jako dodatkową zaletę tej metody można podać, że jest ona zawsze zbieżna.

Wzory

Warunkiem wystarczającym do zaistnienia miejsca zerowego w danym przedziale jest równanie:

1) f(x1) * f(x2) < 0 *gdzie x1 i x2 są granicami przedziałów, w których badamy funkcję)

Wadą tego warunku jest to, że nie jest to warunek konieczny, a zatem nawet w przypadku nie spełnienia tego warunku może okazać się, że w danym przedziale istnieją miejsca zerowe. Wykres działania metody bisekcji dla wzoru: "y = x^2 - 5x -6" oraz danych: a=-3.0 b=3.0 i liczbie iteracji 6: otrzymujemy przedział: (-1.03125, -0.9375)



Kod programu (python w wersji 2.x, najlepiej 2.6):

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-

import math

class Function(object):
 def __init__(self):
  pass
  
 def count(self,x):
  print "Wywolanie z %d" %(x)
  result = math.pow(x,2) + 5*x + 6
  print result
  return result

 def c(self,x):
  return self.count(x)


class Bisection(object):
 def __init__(self,function, a=None, b=None,prec=None):
  self.f = function
  self.a = a
  self.b = b
  self.prec = prec

 def setParameters(self, a, b, prec):
  self.a = a
  self.b = b
  self.prec = prec


 def count(self):
  if((self.a>self.b) or 
     (self.f.c(self.a)*self.f.c(self.b) > 0) or 
     (self.a==None or self.b==None)):
   return
  i = 0
  x1 = float(self.a)
  x2 = float(self.b)
  mediumX = (x1+x2)/2
  print "medium: %d" %(mediumX)
  while(i<self.prec):
   print "hello"
   i += 1
   mediumX = (x1+x2)/2
   print "medium: %d" %(mediumX)
   if(self.f.c(x0)>0):
    if(self.f.c(x1)>0):
     x1=mediumX
    if(self.f.c(x2)>0):
     x2=mediumX
   else:
    if(self.f.c(x1)<0):
     x1=mediumX
    if(self.f.c(x2)<0):
     x2=mediumX
  return (x1,x2,)


function  = Function()
bisection = Bisection(function, 5.0, 7.0, 20100)
print bisection.count()

Schemat blokowy pracy takiego algorytmu przedstawia się następująco:



Artykuł udostępniany na licencji CC-BY-SA-3.0

Komentarze

Popularne posty z tego bloga

WordPress -> SQL Injection poprzez plugin Webdorado SpiderCalendar

W zeszłym roku sprawdziłem jakość kodu oraz poprawność przetwarzania danych wejściowych przez plugin „Form Maker” przygotowany przez wydawcę Webdorado. Tym razem postanowiłem sprawdzić czy autor poprawił jakoś kodu swoich produktów. Należy tutaj nadmienić, że poza wersjami darmowymi opartymi na licencji GNU/GPLv2 oferuje on również wersję płatne z dodatkowymi szablonami. Tym razem postaram się opisać wszelkie przeszkody, które musiałem pokonać aby n apisać działającego exploita. Zacząłem zabawę tak, że program był dla mnie black-boxem, ale niestety skończyło się na przejrzeniu kodu. Zapraszam do lektury. Poniżej można zobaczyć jeden z widoków częściowych kalendarza, który domyślnie jest wywoływany z JavaScriptu jako XHR, można jednak go z powodzeniem otworzyć w przeglądarce jako widok główny: http://localhost:8888/wp/wp-admin/admin-ajax.php?action=spiderbigcalendar_month&theme_id=13&calendar=1&select=month,list,week,day,&date=2015-02&many_sp_calend

Inkscape - Ikona koperty

Podstawą naszej pracy będzie oczywiście narysowanie koperty. Lepszy efekt uzyskamy, jeśli narysujemy ją pod pewnym kątem. Musimy jednak oczywiście pamiętać, że konieczne będzie zachowanie proporcji oraz prawidłowe użycie rzutu. Rysujemy najpierw zewnętrzne kontury, potem wewnętrzne elementy, do momentu uzyskania podobnych efektów jak na poniższym zrzucie szkieletowym. By uzyskać widok szkieletowy włączamy opcję Widok -> Tryb Wyświetlania -> Szkieletowy . Z powyginanych trójkątów postaramy się zrobić coś w rodzaju cieni. Grubość linii koperty, które należy narysować u siebie ustawiłem na 4 - tak,by przy mniejszym rozmiarze ikony koperta była bardziej widoczna. Zresztą porównajcie to z oczekiwanym efektem końcowym. Po narysowaniu koperty przejdźmy do tworzenia tła pod kopertę. Jak widać na powyższym załączniku, będzie ono okrągłe. Korzystając z narzędzia "owal" by uzyskać idealne koło przytrzymujemy Ctrl+Shift, podczas gdy rysujemy. Wykorzystany gradient to gradient typu

Przydatne skrypty w MS SQL Server dla platformy Azure

 Jak przygotować skrypt, który wyłączy "Constrainty" w MS SQL Azure:     SELECT 'ALTER TABLE [' + s.name + '].[' + o.name + '] NOCHECK CONSTRAINT ' + i.name AS a     FROM sys.foreign_keys i     INNER JOIN sys.objects o ON i.parent_object_id = o.OBJECT_ID     INNER JOIN sys.schemas s ON o.schema_id = s.schema_id Jak przygotować skrypt, który wycziści wszystkie tabele, po tym jak wyłączysz "Constrainty" w MS SQL Azure:     SELECT DISTINCT 'DELETE FROM  [' + t.name + '] ' AS a     FROM sys.tables t     WHERE t.name <> 'appusers' AND t.name <> 'flyway_schema_history'; Jak przygotować skrypt, który włączy "Constrainty" w MS SQL Azure:     SELECT 'ALTER TABLE [' + s.name + '].[' + o.name + '] CHECK CONSTRAINT ' + i.name AS a     FROM sys.foreign_keys i     INNER JOIN sys.objects o ON i.parent_object_id = o.OBJECT_ID     INNER JOIN sys.schemas s ON o.schema_id = s.schema_i