संख्यात्मक विधियाँ: अभ्यास प्रश्न और परीक्षा प्रश्न

ऐसे उत्तर निकालना जिनका कोई सूत्र नहीं है: द्विभाजन और न्यूटन–रैफ़्सन से समीकरणों के मूल, सारणियों में अंतर्वेशन, समलंब और सिम्पसन नियमों से संख्यात्मक समाकलन, और यूलर, ह्यून तथा रुंगे–कुट्टा से अवकल समीकरण। परीक्षाएँ सारणी में कुछ पुनरावृत्तियाँ और त्रुटि का परिमाण माँगती हैं।

क्रैम पैक (PDF)सूत्र-पत्रक, विधि के चरण और पूरे हल सहित अभ्यास प्रश्न, प्रिंट करने के लिए तैयार।

इस कोर्स के विषय

  1. संख्यात्मक विधियाँमूल और अंतर्वेशन · समलंब और सिम्पसन नियम · यूलर, ह्यून और रुंगे–कुट्टागणनाएँ
  2. अनुक्रम और श्रेणियाँसमांतर और गुणोत्तर श्रेणियाँ · अभिसरण और घात श्रेणियाँ · टेलर और मैकलॉरिन बहुपदगणनाएँ
  3. आव्यूह और सारणिक2×2 सारणिक · 3×3 और गुणनफल · आइगेनमान और निकायगणनाएँ
  4. अवकल समीकरणचरघातांकी वृद्धि और क्षय · न्यूटन का शीतलन नियम · प्रथम कोटि रैखिकगणनाएँ

संख्यात्मक विधियाँ के लिए परीक्षा सुझाव

  • हर पुनरावृत्ति में कम से कम छह सार्थक अंक रखें और केवल अंतिम उत्तर को पूर्णांकित करें।
  • कुछ भी जोड़ने से पहले मानों की सारणी के नीचे समाकलन नियम के भार लिखें।
  • त्रुटि समझाने के लिए टेलर बहुपदों का उपयोग करें: यूलर की त्रुटि h के समानुपाती है, सिम्पसन की h⁴ के।

हल किए गए उदाहरण

संख्यात्मक विधियाँआसान

द्विभाजन विधि 4 लंबाई के अंतराल से शुरू होती है। हर चरण अंतराल को आधा करता है। अंतराल 0.0001 से छोटा होने से पहले कम से कम कितने चरण n चाहिए?

b − a = 4ε = 0.0001

ज्ञात करें: n

संकेत दिखाएँ
  1. n चरणों के बाद अंतराल की लंबाई (b − a)/2ⁿ होती है।
  2. 4/2ⁿ < 0.0001 हल करें, इसलिए 2ⁿ > 40000।
  3. n > log₂(40000) = 15.29
उत्तर और चरण-दर-चरण हल दिखाएँ

मूल-खोज और अंतर्वेशन: द्विभाजन विधि एक अंतराल [a, b] रखती है जिस पर f चिह्न बदलता है; हर चरण मध्य बिंदु c = (a + b)/2 लेता है और वह आधा भाग रखता है जहाँ चिह्न अब भी बदलता है, इसलिए n चरणों के बाद अंतराल की चौड़ाई (b − a)/2ⁿ होती है। न्यूटन–रैफ़्सन स्पर्श रेखा का अनुसरण करके अक्ष तक पहुँचता है: xn+1 = xn − f(xn)/f′(xn); सरल मूल के निकट यह प्रति चरण सही अंकों की संख्या लगभग दोगुनी कर देता है। सारणी के दो बिंदुओं के बीच रैखिक अंतर्वेशन: y = y₁ + (y₂ − y₁)(x − x₁)/(x₂ − x₁)।

शर्त

4/2ⁿ < 0.0001 → 2ⁿ > 40000

लघुगणक

n > ln(40000)/ln 2 = 15.29
n = 16

जाँच

2¹⁵ = 32768 < 40000 < 2¹⁶ = 65536

उत्तर

n = 16
अनुक्रम और श्रेणियाँमध्यम
kSn​12345678910S = ?

योग S = Σk=1∞ 12/(k(k + 3)) ज्ञात करें।

ak = 12/(k(k + 3))

ज्ञात करें: S

संकेत दिखाएँ
  1. आंशिक भिन्न: 1/(k(k + 3)) = (1/3)·(1/k − 1/(k + 3))।
  2. पहले कुछ पद लिखें: अधिकांश कट जाते हैं (दूरदर्शी योग, टेलिस्कोपिंग)।
  3. जो बचता है वह (12/3)·(1 + … + 1/3) है।
उत्तर और चरण-दर-चरण हल दिखाएँ

अभिसरण: यदि पद 0 की ओर नहीं जाते तो श्रेणी अपसरित होती है (n-वाँ पद परीक्षण)। Σ1/kᵖ केवल p > 1 के लिए अभिसरित होती है, और Σrᵏ केवल |r| < 1 के लिए। जब बड़े k के लिए किसी श्रेणी के पद इनमें से किसी जैसे व्यवहार करें, तो उसकी तुलना इससे करें। अनुपात परीक्षण: L = lim |ak+1/ak|; मूल परीक्षण: L = lim |ak|1/k। L < 1 अभिसरित, L > 1 अपसरित, L = 1 कुछ तय नहीं करता। घात श्रेणी Σck(x − x₀)ᵏ |x − x₀| < R के लिए अभिसरित होती है, जहाँ R = lim |ck/ck+1|; 0 की ओर घटते पदों वाली एकांतर श्रेणी अभिसरित होती है।

आंशिक भिन्न

12/(k(k + 3)) = (12/3)·(1/k − 1/(k + 3))

रद्द करें

S = (12/3)·(1 + 1/2 + 1/3) = 7.333

उत्तर

S = 7.333

अभ्यास कैसे काम करता है

  • “इस कोर्स का अभ्यास करें” असली परीक्षा की तरह इसके सभी विषयों के प्रश्न मिलाकर देता है।
  • हर प्रश्न में नए मान होते हैं, इसलिए आप उत्तर नहीं बल्कि विधि सीखते हैं।
  • अटक गए? पहले एक छोटा संकेत खोलें, और पूरी व्याख्या तभी जब ज़रूरत हो।
  • मॉक परीक्षाओं में समय सीमा होती है और कोई संकेत नहीं मिलता; अंत में आपको अपना स्कोर और पूरी समीक्षा मिलती है।

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