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 Form Maker 1.6.5 - Stored XSS

W ostatnim czasie bawiłem się wtyczką do WordPressa o nazwie Form Maker (v1.6.5). Postanowiłem przejrzeć kod tej wtyczki i sprawdzić jego jakość oraz poziom zabezpieczenia danych przychodzących od użytkowników. Jak się okazuje poziom zabezpieczeń tego dodatku pozostawia wiele do życzenia (zresztą poziom jakości kodu źródłowego również). Wygenerowałem przy użyciu panelu zarządzania FormMaker'a formularz z jednym polem typu "select: oraz przyciski "submit" i "reset". Następnie dodałem widget do prawej kolumny bloga, efekt jest następujący:   W zasadzie pole to nie jest zabezpieczone w żaden sposób przed doklejeniem do wartości skryptu JS. Wartości te wpadają do tabelki wp_formmaker_submits do kolumny element_value. Użytkownik zarządzający (domyślnie administrator) może przeglądać w panelu WP statystyki utworzone na podstawie przesłanych przez użytkowników danych, oto przykład ( http://localhost/wordpress/wp-admin/admin.php?page=Form_maker_Submits ): ...

Inkscape - Opisywanie tekstu na ścieżce

Chcąc stworzyć np. efektowny logotyp w formacie SVG w kształcie koła warto wiedzieć jak opisywać napisy na ścieżkach, gdyż może nam to być przydatne, a dobrze wykonane opisanie napisu na kole może być całkiem efektowne. Przyda się również eksport tekstu do ścieżki celem poprawnego wyświetlania napisu w formacie SVG, tak więc do dzieła. Pierwszym krokiem będzie stworzenie krzywej (czynimy to przy użyciu odpowiedniego narzędzia - jeśli nie wiesz o czym mowa - przeczytaj poprzednie rozdziały), oraz jakiegokolwiek napisu, który będziemy chcieli edytować. Narzędzie do opisywania tekstu na ścieżkach domyślnie działa w ten sposób, że rozpoczyna opisywanie tekstu od strony lewej ścieżki, która będzie będzie służyła do opisania. Całość należy dobrać proporcjonalnie tak, żeby tekst opisał się na całej ścieżce - no chyba, że chcemy inaczej. Kolejnym etapem naszej pracy będzie zaznaczenie całości projektu (tj. napisu oraz ścieżki) oraz wybranie menu Tekst -> Wstaw na ścieżkę . Na tym etapie pra...

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...