Итоги главы
Итак, мы рассмотрели синтаксические и семантические основы языка программирования Turbo Pascal, а также привели несколько типовых вычислительных алгоритмов. Следующий шаг на пути освоения программирования – применение полученных знаний для решения прикладных задач, разработки прикладных программ.
В следующей главе мы рассмотрим, как язык программирования и типовые алгоритмы применяются для реализации численных методов решения математических задач.
Глава 2. Численные методы
Вычислительная математика — раздел математики, включающий круг вопросов, связанных с производством вычислений и использованием компьютеров. В более узком понимании вычислительная математика — теория численных методов решения типовых математических задач.
К задачам вычислительной математики относят:
§ решение систем линейных уравнений;
§ нахождение собственных значений и векторов матрицы;
§ нахождение сингулярных значений и векторов матрицы;
§ решение нелинейных алгебраических уравнений;
§ решение систем нелинейных алгебраических уравнений;
§ решение дифференциальных уравнений (как обыкновенных дифференциальных уравнений, так и уравнений с частными производными);
§ решение систем дифференциальных уравнений;
§ решение интегральных уравнений;
§ задачи аппроксимации;
§ задачи интерполяции;
§ задачи экстраполяции.
Основное отличие вычислительной математики заключается в том, что при решении вычислительных задач человек оперирует машинными числами, которые являются дискретной проекцией вещественных чисел. Поэтому важную роль в вычислительной математике играют оценки точности получаемых результатов. Именно поэтому, например, для решения линейной системы алгебраических уравнений очень редко используется вычисление обратной матрицы, так как этот метод может привести к ошибочному решению в случае с сингулярной матрицей, а очень распространенный в линейной алгебре метод, основанный на вычислении определителя матрицы и ее дополнения, требует гораздо больше арифметических операций, чем любой устойчивый метод решения линейной системы уравнений.