Формула для оценки погрешности численного дифференцирования по формуле Лагранжа
Используя оценку остаточного члена в форме Лагранжа, можно провести анализ погрешности в формулах приближённого дифференцирования, предполагая шаг малым. Пусть функция разложена по формуле Тейлора, с остаточным членом в форме Лагранжа, в точке . Положим , тогда . Отсюда Где погрешность формулы приближённого дифференцирования, получающаяся при замене на разностную производную . Следовательно, где Как правило, заранее известна более грубая оценка для на некотором отрезке , включающем в себя : и не зависит от и . Тогда из этой оценки и определяют погрешность вычислений при данном шаге . Аналогично, можно получить оценку погрешности для разностной производной вида Ошибку при замене на это отношение можно оценить исходя из разложения в точке по формуле Тейлора с остаточным членом в форме Лагранжа порядка 3: где . Подставляя сюда вместо , получаем: где . Вычтем из первой формулы вторую: Отсюда Если теперь предположить, что то оценка погрешности получится такая:
|