untuk i = 0, 1, 2,..., n

dokumen-dokumen yang mirip
Setiap mahasiswa yang pernah mengambil kuliah kalkulus tentu masih ingat dengan turunan fungsi yang didefenisikan sebagai

PAM 252 Metode Numerik Bab 4 Pencocokan Kurva

TurunanNumerik. Bahan Kuliah IF4058 Topik Khusus Informatika I. Oleh; Rinaldi Munir(IF-STEI ITB)

19, 2. didefinisikan sebagai bilangan yang dapat ditulis dengan b

Pertemuan 9 : Interpolasi 1 (P9) Interpolasi. Metode Newton Metode Spline

BAB 5 DIFFERENSIASI NUMERIK

Differensiasi Numerik

Matematika Lanjut 2 SISTIM INFORMASI FENI ANDRIANI

IntegrasiNumerik. Bahan Kuliah IF4058 Topik Khusus Informatika I. Oleh; Rinaldi Munir(IF-STEI ITB) (Bag. 1)

INTERPOLASI CHEBYSHEV MAKALAH. Disusun untuk memenuhi tugas Mata Kuliah Metode Numerik yang dibimbing oleh. Dr. Trisilowati, S.Si., M.

Course Note Numerical Method : Interpolation

BAB III INTEGRASI NUMERIK

dx = F(x) + C (P.6.1)

Seri : Modul Diskusi Fakultas Ilmu Komputer. FAKULTAS ILMU KOMPUTER Sistem Komputer & Sistem Informasi HANDOUT : KALKULUS DASAR

MA1201 MATEMATIKA 2A Hendra Gunawan

Penyelesaian Model Matematika Masalah yang Berkaitan dengan Ekstrim Fungsi dan Penafsirannya

Barisan dan Deret Agus Yodi Gunawan

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang. Suatu integral dapat diselesaikan dengan 2 cara, yaitu secara analitik dan

Turunan Fungsi. Penggunaan Konsep dan Aturan Turunan ; Penggunaan Turunan untuk Menentukan Karakteristik Suatu Fungsi

4. TURUNAN. MA1114 Kalkulus I 1

PAM 252 Metode Numerik Bab 5 Turunan Numerik

METODE PSEUDOSPEKTRAL CHEBYSHEV PADA APROKSIMASI TURUNAN FUNGSI

SUATU CONTOH INVERSE PROBLEMS YANG BERKAITAN DENGAN HUKUM TORRICELLI

LEMBAR KERJA SISWA 1. : Menggunakan Konsep Limit Fungsi Dan Turunan Dalam Pemecahan Masalah

Pengkajian Metode Extended Runge Kutta dan Penerapannya pada Persamaan Diferensial Biasa

A. Penggunaan Konsep dan Aturan Turunan

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

TURUNAN (DIFERENSIAL) Oleh: Mega Inayati Rif ah, S.T., M.Sc. Institut Sains & Teknologi AKPRIND Yogyakarta

Triyana Muliawati, S.Si., M.Si.

INTEGRASI NUMERIK DENGAN METODE KUADRATUR GAUSS-LEGENDRE MENGGUNAKAN PENDEKATAN INTERPOLASI HERMITE DAN POLINOMIAL LEGENDRE

Gambar 1. Gradien garis singgung grafik f

Matematika ITB Tahun 1975

TURUNAN / DIFERENSIAL TURUNAN DAN DIFERENSIAL

Interpolasi. Metode Numerik POLITEKNIK ELEKTRONIKA NEGERI SURABAYA DEPARTEMEN TEKNIK INFORMATIKA DAN KOMPUTER PROGRAM STUDI TEKNIK INFORMATIKA

CNH2B4 / KOMPUTASI NUMERIK

BAB II DASAR TEORI. Gambar dapat direpresentasikan ke dalam dua macam bentuk yaitu bentuk

BAB I PENDAHULUAN. Tahap-tahap memecahkan masalah dengan metode numeric : 1. Pemodelan 2. Penyederhanaan model 3.

- Persoalan nilai perbatasan (PNP/PNB)

DIFERENSIASI & INTEGRASI NUMERIK

AKAR PERSAMAAN Roots of Equations

Interpolasi Polinom dan Applikasi pada Model Autoregresif

Modul Praktikum Analisis Numerik

Metode Numerik - Interpolasi WILLY KRISWARDHANA

Pencarian Akar pada Polinom dengan Kombinasi Metode Newton-Raphson dan Metode Horner

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

TURUNAN FUNGSI. turun pada interval 1. x, maka nilai ab... 5

9. Teori Aproksimasi

Hendra Gunawan. 26 Februari 2014

BAB III STRATIFIED CLUSTER SAMPLING

MENYELESAIKAN TURUNAN TINGKAT TINGGI DENGAN MENGGUNAKAN METODE SELISIH ORDE PUSAT BERBANTUAN PROGRAM MATLAB

Konsep Deret & Jenis-jenis Galat

Implementasi Metode Jumlah Riemann untuk Mendekati Luas Daerah di Bawah Kurva Suatu Fungsi Polinom dengan Divide and Conquer

DIKTAT PRAKTIKUM METODE NUMERIK

KALKULUS. Laporan Ini Disusun Untuk Memenuhi Mata Kuliah KALKULUS Dosen Pengampu : Ibu Kristina Eva Nuryani, M.Sc. Disusun Oleh :

dapat dihampiri oleh:

METODE NUMERIK 3SKS-TEKNIK INFORMATIKA-S1. Mohamad Sidiq PERTEMUAN : 8

Akar-Akar Persamaan. Definisi akar :

BAB IV DERET FOURIER

Modul Praktikum Analisis Numerik

Limit Fungsi. Limit Fungsi di Suatu Titik dan di Tak Hingga ; Sifat Limit Fungsi untuk Menghitung Bentuk Tak Tentu ; Fungsi Aljabar dan Trigonometri

RENCANA PEMBELAJARAN SEMESTER (RPS) METODE NUMERIK

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

BAB III METODE STRATIFIED RANDOM SAMPLING

METODE BEDA HINGGA PADA KESTABILAN PERSAMA- AN DIFUSI KOMPLEKS DIMENSI SATU

PENURUNAN FUNGSI SECARA NUMERIK

Membangun Kode Golay (24, 12, 8) dengan Matriks Generator dan Menggunakan Aturan Kontruksi. Ikhsan Rizki K 1 dan Bambang Irawanto 2

Analisa Numerik. Teknik Sipil. 1.1 Deret Taylor, Teorema Taylor dan Teorema Nilai Tengah. 3x 2 x 3 + 2x 2 x + 1, f (n) (c) = n!

Pengantar Metode Numerik

Analisis Riil II: Diferensiasi

MATEMATIKA TURUNAN FUNGSI

Regularitas Operator Potensial Layer Tunggal

MODIFIKASI METODE RUNGE-KUTTA ORDE-4 KUTTA BERDASARKAN RATA-RATA HARMONIK TUGAS AKHIR. Oleh : EKA PUTRI ARDIANTI

UJI KONVERGENSI. Januari Tim Dosen Kalkulus 2 TPB ITK

PAM 573 Persamaan Diferensial Parsial Topik: Metode Beda Hingga pada Turunan Fungsi

PENYELESAIAN NUMERIK PERSAMAAN DIFERENSIAL LINEAR HOMOGEN DENGAN KOEFISIEN KONSTAN MENGGUNAKAN METODE ADAMS BASHFORTH MOULTON

METODE MULTIGRID UNTUK MENYELESAIKAN PERSAMAAN POISSON DUA DIMENSI DENGAN METODE BEDA HINGGA ABSTRACT

11. FUNGSI MONOTON (DAN FUNGSI KONVEKS)

4 SIFAT-SIFAT STATISTIK DARI REGRESI KONTINUM

RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN

BAB III METODE PENELITIAN

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

PENDEKATAN NEAR MINIMAKS SEBAGAI PENDEKATAN FUNGSI. Lilik Prasetiyo Pratama

MAKALAH TURUNAN. Disusun oleh: Agusman Bahri A1C Dosen Pengampu: Dra. Irma Suryani, M.Pd

Operasi Eliminasi Gauss. Eliminasi Gauss adalah suatu cara mengoperasikan nilai-nilai di dalam

E-learning Matematika, GRATIS

Contoh Tentukanlah prakiraan nilai f pada titik x 8 dengan menggunakan metode polinomial interpolasi Lagrange dengan ketelitian hingga desimal, jika d

Metode Numerik. Muhtadin, ST. MT. Metode Numerik. By : Muhtadin

BAB II LANDASAN TEORI

Perbandingan Skema Numerik Metode Finite Difference dan Spectral

Kamiran Persamaan-persamaan. Bab 22

Pertemuan I Mencari Akar dari Fungsi Transendental

BAB III METODOLOGI PENELITIAN. Jenis penelitian ini adalah penelitian kuantitatif, penelitian ini

TURUNAN FUNGSI. 1. Turunan Fungsi

KB. 2 INTERAKSI PARTIKEL DENGAN MEDAN LISTRIK

Tujuan. Interpolasi berguna untuk memperkirakan nilai-nilai tengah antara titik data yang sudah ditentukan dan tepat.

PERBANDINGAN BEBERAPA METODE NUMERIK DALAM MENGHITUNG NILAI PI

BAB II LANDASAN TEORI. Pada Bab Landasan Teori ini akan dibahas mengenai definisi-definisi, dan

SEKOLAH TINGGI MANAJEMEN INFORMATIKA DAN KOMPUTER GLOBAL INFORMATIKA MDP

Mata Kuliah :: Matematika Rekayasa Lanjut Kode MK : TKS 8105 Pengampu : Achfas Zacoeb

Transkripsi:

RANGKUMAN KULIAH-2 ANALISIS NUMERIK INTERPOLASI POLINOMIAL DAN TURUNAN NUMERIK 1. Interpolasi linear a. Interpolasi Polinomial Lagrange Suatu fungsi f dapat di interpolasikan ke dalam bentuk interpolasi polynomial Lagrange Bentuk umum polinom Lagrange derajat n Di mana a i = y i, l i (x) = n j=0 j i f(x) = p n (x) = a i l i (x) (x x j) (x i x j ) n i=0 untuk i = 0, 1, 2,..., n Suatu polinomial P(t) derajat n-1 yang unik dapat dikonstruksi yang melalui n titik t yang berbeda. Interpolasi Polinomial digunakan untuk mencari titik-titik antara dari n bua titik P 1 (x 1, y 1 ), P 2 (x 2, y 2 ), P 3 (x 3, y 3 ),..., P n (x n, y n ) dengan menggunakan pendekatan fungsi polynomial pangkat n-1; y = a 0 + a 1 x + a 2 x 2 + + a n 1 x n 1 Interpolasi dari dua bua titik (x 0, y 0 )dan (x 1, y 1 ) akan mengasilkan polynomial berderajat 1 (interpolasi linear), yaitu: P 1 (x) = (x x 1) (x 0 x 1 ) y 0 + (x x 0) (x 1 x 0 ) y 1 = (x 1 x)y 0 + (x x 0 )y 1 (x 1 x 0 ) Conto : Dari fungsi y = f(x), diberikan tiga bua titik data dalam bentuk tabel: x 1 4 6 Y 1.5709 1.5727 1.5751 Tentukan f(3,5) dengan polinom Lagrange derajat 2. Gunakan lima angka bena. Penyelesaian: Polinom derajat 2 n = 2 (perlu tiga bua titik) p 2 (x) = l 0 (x)y 0 + l 1 (x)y 1 + l 2 (x)y 2 l 0 (x) = (x 4)(x 6) (1 4)(1 6) l 1 (x) = (x 1)(x 6) (4 1)(4 6) l 2 (x) = (x 1)(x 4) (6 1)(6 4) l 0 (3.5) = (3.5 4)(3.5 6) (1 4)(1 6) l 1 (3.5) = (3.5 1)(3.5 6) (4 1)(4 6) l 2 (3.5) = (3.5 1)(3.5 4) (6 1)(6 4) = 0.083333 = 1.0417 = 0.12500 Jadi, p 2 (3.5) = (0.083333)(1.5709)+(1.0417)(1.5727)+( 0.12500)(1.5751) = 1.5723 b. Interpolasi Polinomial Newton Diketaui n titik (x 1, y 1), (x 2, y 2),, (x n, y n); (y i = f(x i), i=1,2,,n) akan ditentukan p n(x) = a 0 + a 1x + a 2x 2 + + a nx n yang melewati n titik tersebut. p n(x) = a 0 + a 1(x- x 0) + a 2(x- x 0)(x- x 1) + + a n(x- x 0)(x- x 1) (x- x n-1) Interpolasi polinom Newton dapat ditulis: n i 1 p n (x) = a i (x x j ) i=0 Koefisien a n dikonstruksi menggunakan beda bagi: j=0

a n = f[x 0, x 1,, x n ] Dengan notasi yang baru, interpolasi polinom bentuk Newton dapat dituliskan dalam bentuk: Secara umum: f ( x n i 1 p n (x) = f[x 0, x 1,, x n ] (x x j ) f a i=0 j=0 k 1 i1 Conto Interpolasi Polynomial Newton Diketaui: (1, 0), (4, 1.386294), (6, 1.791759), (5, 1.609438) (dari fungsi ln x) Ditanya: Perkirakan ln 2 dengan interpolasi Newton orde ke-3 p 3(x) = a 0 + a 1(x- x 0) + a 2(x- x 0)(x- x 1)+ a 3(x- x 0)(x- x 1)(x- x 2) ) k i0 k k 1 j0 a i j0 ( x x ) k f ( x ) ( x x ) j k 1 k 0 i0 [ x0, x1,..., xk ] k 1 k j0 j f [ x, x,..., x ] 1 ( x k x ) j i i1 j0 ( x k x ) j f f f f f f 1.386294 0 4 1 x x 0. 462 1, 0 1.791759 1.386294 6 4 x x 0. 203 2, 1 1.609438 1.791759 5 6 x x 0. 182 3, 2 0.203 0.462 6 1 0.182 0.203 5 4 x x, x 0. 052 2, 1 0 x x, x 0. 020 3, 2 1 0. 020 ( 0. 052) 5 1 x, x, x, x 0 008 3 2 1 0. p 3(x) = 0+ 0.465(x-1)-0.053(x-1)(x-4)+0.008(x-1)(x-4)(x-6) Seingga didapatkan nilai p 3(2) = 0.629

c. Vandermonde Matrix Bentuk umum dari polinomial yang menginterpolasi n+1 titik adala P n (x) = a 0 + a 1 x + a 2 x 2 + + a n x n Sistem persamaan linear: Bentuk matriks persamaan linear V. a = b : Conto : Cari interpolasi polinomial pada data (-1,0),(0,0),(1,0),(2,6) menggunakan Sistem Vandermonde. Jawab: Akan dilakukan dengan pembentukan Sistem Vandermonde sebagai berikut: Untuk mendapatkan solusinya, digunakan Gaussian Elimination Maka diperole persamaan linear dari matriks di atas adala a 0 a 1 + a 2 a 3 = 0 a 0 = 0 a 1 + a 2 a 3 = 0 a 1 = 1 a 2 = 0 a 3 = 1 Seingga polinomialnya berbentuk : P(x) = a 0 + a 1 x + a 2 x 2 + a 3 x 3 P(x) = x+x 3

d. Interpolasi Invers Sebua proses inverse interpolation sering digunakan untuk mengampiri suatu invers fungsi. Seandainya nilai y i = f(x i ) tela diitung pada x 0, x 1, x 2,, x n. Menggunakan table berikut bentuk polinomial interpolasi y i = f(x i ) memiliki invers pada kondisi tertentu. Invers tersebut diampiri ole x = p(y). Conto: Tentukan polinomial invers interpolasi dari data berikut: Penyelesaian: P(y) = 0.2504y 4 + 1.2156y 3 + 3.6940y 2 + 7.3892y + 4.2475 e. Interpolasi Neville Misal P 0 (x) adala nilai di titik x dari persamaan polynomial orde nol (konstan) yang melalui titik (x 0, y 0 ), seingga P 0 (x)= y 0. Demikian juga P 1 (x), P 2 (x), P n (x) yang melalui (x 1, y 1 ), (x 2, y 2 ),... (x n, y n ). Selanjutnya misal P 0,1 (x) adala nilai di x dari persamaan orde satu yang melalui titik (x 0, y 0 ), dan (x 1, y 1 ). Dengan cara yang sama P a,b,,s (x) adala nilai di x yang melalui titik (x a, y a ), (x b, y b ),... (x s, y s ) seluru s titik. Dimulai dengan polinomial konstan P i (x)= f(x i ). Dengan memili x i dan x i+m, i > i + m, didefinisikan fungsi rekursif: P i,i+1,,i+m (x) = x x i+m P x i x i,i+1,,i+(m 1) (x) + x i x P i+m x i x i+m i+1,i+2...,i+m (x) = (x x i)p i+1,i+2...,i+m (x) (x x i+m )P i,i+1,,i+(m 1) (x) x i+m x i diperole untuk n = 4 x 0 P 0 (x) x 1 P 1 (x) P 0,1 (x) x 2 P 2 (x) P 1,2 (x) P 0,1,2 (x) x 3 P 3 (x) P 2,3 (x) P 1,2,3 (x) P 0,1,2,3 (x) x 4 P 4 (x) P 3,4 (x) P 2,3,4 (x) P 1,2,3,4 (x) P 0,1,2,3,4 (x) Selanjutnya dilakukan peyederanaan notasi S ij (x) = P i j,i j+1,..., i 1,i (x) Dimana S ij (x), untuk i j menunjukkan polinomial interpolasi derajat pada j+1 node x i j, x i j+1,..., x i 1, x i.

Diperole S ij (x) = ( x x i j x i x i j ) S i,j 1 (x) + ( x i x x i x i j ) S i 1,j 1 (x) = (x x i)s i 1,j 1 (x) (x x i j )S i,j 1 (x) x i j x i Diberikan fungsi: f(x) = 1 x i x i f(x i ) 0 2 0,5 1 2,5 0,4 2 4 0,25 Kita akan mengaproksimasikan nilai f(3) f(3) S 00 (3) = f(x 0 ) = 0.5 f(3) S 10 (3) = f(x 1 ) = 0.4 f(3) S 20 (3) = f(x 2 ) = 0.25 Dengan menggunakan rumus Neville kita akan menentukan nilai S 11 dan S 21 f(3) S 11 (3) = (3 x 1)S 00 (3) (3 x 0 )S 10 (3) x 0 x 1 = (3 2,5)0,5 (3 2)0,4 2 2,5 = 0,3 f(3) S 21 (3) = (3 x 2)S 10 (3) (3 x 1 )S 20 (3) x 1 x 2 = (3 4)0,4 (3 2,5)0,25 2,5 4 = 0,35 Selanjutnya asil yang kita perole, kita masukan ke dalam tabel berikut: i x i S i0 S i1 0 2 0,5 1 2,5 0,4 0,3 2 4 0,25 0,35

Selanjutnya kita dapat mengitung S 22 dengan menggunakan S 11 dan S 21 f(3) S 22 (3) = (3 x 2)S 10 (3) (3 x 0 )S 21 (3) x 0 x 2 = (3 4)0,3 (3 2)0,35 2 4 = 0.325 Dengan demikian nilai ampiran f(3)menggunakan rumus Neville derajat 2 adala 0,325 Conto 2 Diberikan nilai x i dan f(x i ), seperti yang ditampilkan pada tabel berikut: Dengan menggunakan formula Neville, tentukan nilai f(1.5)! Penyelesaian: Misalkan x 0 = 1.0, x 1 = 1.3, x 2 = 1.6, x 3 = 1.9, dan x 4 = 2.2. Serta S 00 (1.5) f(1.0), S 10 (1.5) f(1.3), S 20 (1.5) f(1.6), S 30 (1.5) f(1.9), S 40 (1.5) f(2.2). Kita akan mencoba untuk menentukan nilai ampiran dari f(1.5) sebagai berikut: f(1.5) S 11 (1.5) = (1.5 x 1)S 00 (1.5) (1.5 x 0 )S 10 (1.5) x 0 x 1 Demikian pula: = (1.5 1.3)(0.7651977) (1.5 1.0)(0.6200860) 1.0 1.3 = 0.5233449 f(1.5) S 21 (1.5)= (1.5 1.6)(0.600860) (1.5 1.3)(0.4554022) = 0.5102968 1.3 1.6 Dengan cara yang sama untuk mendapatkan polynomial yang lebi tinggi derajatnya: f(1.5) S 31 (1.5) = 0.5132634 f(1.5) S 41 (1.5) = 0.5104270 f(1.5) S 22 (1.5) = 0.5124715 f(1.5) S 32 (1.5) = 0.5112857 f(1.5) S 42 (1.5) = 0.5137361 Untuk derajat yang lebi tinggi, ditampilkan pada tabel berikut: i x i S i0 S i1 S i2 S i3 S i4 0 1.0 0.7651977 1 1.3 0.6200860 0.5233449 2 1.6 0.4554022 0.5102968 0.5124715 3 1.9 0.2818186 0.5132634 0.5112857 0.5118127 4 2.2 0.1103623 0.5104270 0.5137361 0.5118302 0.5118200

Jika nilai ampiran S 44 tidak cukup akurat maka titik lain x 5 dapat ditambakan ke dalam tabel x 5, S 50, S 51, S 52, S 53, S 54, S 55. Dengan demikian semakin tinggi derajat yang digunakan, maka nilai ampiran yan diperole akan semakin akurat. 2. Galat Interpolasi 3. Turunan Numerik 4. Ekstrapolasi Ricardson Galat Interpolasi Teorema Galat Interpolasi Teorema I Jika p adala polinomial berderajat tertinggi n yang menginterpolasi f pada n+1 titik yaitu x 0, x 1,, x n ϵ[a, b] dan jika f (n+1) kontinu,maka xϵ[a, b], 1 f(x) p n (x) = (n + 1)! f (n+1) (c) (x x i ) Galat Rata-rata Interpolasi Karena nilai c tidak diketaui, maka ampiri dengan c = x t = x 0+x n Lemma n i=0 1 f(x) p n (x) = (n + 1)! f (n+1) (x t ) (x x i ) Lemma I Definisikan x i = a + i untuk i=0, 1,, n, maka untuk suatu xϵ[a, b], i=0 dengan =(b-a)/n adala jarak antar titik. n x x i 1 4 n+1 n! n i=0 2 seingga rumus menjadi Teorema II Misalkan f fungsi yang memenui f (n+1) kontinu pada [a,b] dan f (n+1) (x) M. Misalkan p adala polinomial berderajat n yang menginterpolasi f pada n+1 titik di [a, b] termasuk titik akirnya,maka di [a, b],

1 f(x) p n (x) 4(n + 1) M(n+1) dengan =(b-a)/n adala jarak antartitik. Keterangan : M = max f (n+1) (c) x 0 c x n Conto Soal : Diberikan empat bua titik berikut, ampiri nilai cos(1.5) dengan metode Lagrange dan Newton sampai derajat 3 serta identifikasi galatnya. Nilai sejati cos(1.5)=0.071339183 Dari metode Lagrange diperole cos(1.5) 0.069211999 Dari metode Polinomial Newton diperole cos(1.5) 0.069212000 Batas atas kesalaan yaitu E 3 (x) 1 24. 14. 1 = 0.0416667 Galat absolut Lagrange = 0.002127184199 < E 3 (x) Galat absolut Newton = 0.002127183199 < E 3 (x) Seingga polinomial derajat 3 suda cukup teliti untuk mengampiri nilai cos(1.5) Teorema III

Jika p adala polinomial berderajat n yang menginterpolasi f pada titik x 0, x 1,, x n ϵ[a, b] maka untuk suatu x bukan titik interpolasi, f(x) p n (x) = f[x 0, x 1,, x n, x] (x x i ) i=0 Dengan f[x 0, x 1,, x n, x] disebut selisi terbagi yang digunakan dalam interpolasi polinom Newton, seingga teorema III dapat digunakan untuk mencari galat polinom Newton n Teorema IV Jika f (n) kontinu pada [a,b] dan x 0, x 1,, x n adala n+1 titik yang berada di interval [a,b], maka untuk c di (a,b), f[x 0, x 1,, x n ] = 1 n! f (n) (c) Corollary I (Selisi Terbagi) Jika f adala polinomial berderajat n, maka semua selisi terbagi f[x 0, x 1,, x i ] adala nol untuk i n + 1 Conto soal Polinom derajat berapa yang paling dekat ampirannya dari fungsi yang diketaui titiktitiknya sbb (gunakan metode interpolasi polinom Newton) Penyelesaian : Diperole tabel selisi terbagi, Karena pada orde ke empat selisi terbagi mengasilkan semua nilai nol (corollary I), maka data tersebut dapat direpresentasikan ole polinomial derajat tiga.

Galat Lain dalam Interpolasi Polinomial Fungsi Runge f(x) = (1 + x 2 ) 1 pada interval [-5,5] Misalkan p n polinomial yang menginterpolasi fungsi ini pada n+1 titik pada interval [-5,5] maka, lim max f(x) p n(x) = n 5 x 5 Akibatnya, semakin banyak titik interpolasi maka semakin besar galatnya. Pilian lain yang lebi baik yaitu dengan menggunakan titik Cebysev dengan interval standar [-1,1], x i = cos [( 2i + 1 ) π] (0 i n) 2n + 2 Untuk titik yang berada di suatu interval [a,b], menjadi x i = 1 2 (a + b) + 1 2 2i + 1 (b a) cos [( ) π] (0 i n) 2n + 2

Interpolasi polinomial dengan titik Cebysev mengampiri fungsi Runge lebi baik dibanding dengan interpolasi polinomial dengan titik data. Turunan Numerik 1. Proses mencari ampiran nilai numerik suatu turunan dari fungsi yang diberikan pada suatu titik. 2. Biasanya digunakan ketika : Fungsi f(x) tidak diketaui secara eksplisit, anya diketaui data empirisnya saja, yaitu {(x i, y i ); i = 0, 1, 2,, n}, Fungsi f(x) diketaui secara eksplisit tetapi bentuknya rumit. PENDEKATAN TURUNAN NUMERIK Hampiran selisi maju (beda maju) Hampiran selisi mundur (beda mundur) Hampiran selisi pusat (beda pusat) Rumus untuk ketiga ampiran diatas diperole dari ekspansi deret Taylor di sekitar x = x 0 : f(x) = f(x 0 ) + f (x 0 )(x x 0 ) + f (x 0 ) (x x 2! 0 ) 2 + Hampiran Selisi Maju Misalkan x = x 0 +, maka didapatkan : f(x 0 + ) = f(x 0 ) + f (x 0 ) + f (x 0 ) 2 + 2!

Rumus selisi maju untuk turunan pertama : f (x 0 ) = f(x 0 + ) f(x 0 ) f(x 0 + ) f(x 0 ) Dengan O() adala galat dari ampiran fungsi. f (x 0 ) 2! y y 0 y = f(x) x 0 x Rumus selisi maju untuk turunan kedua : f (x 0 ) f (x 0 + ) f (x 0 ) f(x 0 + 2) f(x 0 + ) f(x 0 + 2) 2f(x 0 + ) + f(x 0 ) 2 Dengan O() adala galat dari ampiran fungsi. f(x 0 + ) f(x 0 ) Hampiran Selisi Mundur Misalkan x = x 0, maka didapatkan : f(x 0 ) = f(x 0 ) f (x 0 ) + f (x 0 ) 2 2! Rumus selisi mundur untuk turunan pertama : f (x 0 ) = f(x 0) f(x 0 ) f(x 0) f(x 0 ) Dengan O() adala galat dari ampiran fungsi. + f (x 0 ) 2!

y 0 y -1 y = f(x) x -1 x 0 Rumus selisi mundur untuk turunan kedua : f (x 0 ) f (x 0 ) f (x 0 ) f(x 0 ) f(x 0 ) f(x 0 ) f(x 0 2) f(x 0) 2f(x 0 ) + f(x 0 2) 2 Dengan O() adala galat dari ampiran fungsi. Hampiran Selisi Pusat Bila kedua persamaan berikut saling dikurangkan : f(x 0 + ) = f(x 0 ) + f (x 0 ) + f (x 0 ) 2 + 2! f(x 0 ) = f(x 0 ) f (x 0 ) + f (x 0 ) 2 2! Diperole rumus selisi pusat untuk turunan pertama: f (x 0 ) = f(x 0 + ) f(x 0 ) 2 f(x 0 + ) f(x 0 ) 2 Dengan O( 2 ) adala galat dari ampiran fungsi. f (x 0 ) 2 3!

y 1 y 0 y -1 2 y = f(x) x 0 x -1 x 1 Bila kedua persamaan berikut saling ditambakan : f(x 0 + ) = f(x 0 ) + f (x 0 ) + f (x 0 ) 2 + 2! f(x 0 ) = f(x 0 ) f (x 0 ) + f (x 0 ) 2 2! Diperole rumus selisi pusat untuk turunan kedua : f (x 0 ) = f(x 0 + ) 2f(x 0 ) + f(x 0 ) 2 f (4) (x 0 ) 12 f(x 0 + ) 2f(x 0 ) + f(x 0 ) 2 Dengan O( 2 ) adala galat dari ampiran fungsi. 2 Conto Soal : 1. Diketaui fungsi f(x) = x. Tentukan ampiran f (1) dan f (1) untuk = 0.1 dan = 0.05 dengan menggunakan ampiran selisi maju, selisi mundur, selisi pusat, dan itung galatnya. Jawaban : f(x) = x f (x) = 1 2 x f (x) = 1 4x 3 2 Ekstrapolasi Ricardson Metode untuk memperole rumus ampiran turunan dengan orde yang lebi tinggi dari ampiran dengan orde yang lebi renda disebut dengan ekstrapolasi

Metode tersebut dikembangkan ole Lewis Fry Ricardson di awal abad 20, seingga metode tersebut kemudian dikenal dengan ekstrapolasi Ricardson Diterapkan pada turunan numerik untuk memperole solusi yang lebi teliti. Hampiran turunan beda pusat dengan orde O( 2 ) Untuk selang adala x 1 x 0 x 1 D() = 1 2 (f 1 f 1 ) + O( 2 ) = f 0 1 + C 2 +. Untuk selang 2 adala 2 2 x 1 x 0 x 1 x 2 x 1 D(2) = 1 2(2) (f 2 f 2 ) + O((2) 2 ) = f 0 1 + C(2) 2 +. = f 0 1 + 4C 2 +. D() D(2) = 3C 2 D() D(2) C = 3 2 Subsitusi

[D() D() = f D(2)]2 0 3 2 D() = f [D() D(2)] 0 3 f [D() D(2)] 0 = D() + 3 [D() f D(2)] 0 = D() + 2 n 1 n adala orde galat yang dipakai Setiap perluasan ekstrapolasi Ricardson akan menaikan orde galat dari O( n ) menjadi O( n+2 ) Conto Soal: Diberikan data dalam bentuk tabel sebagai berikut : x f(x) 2.0 0.42298 2.1 0.40051 2.2 0.37507 2.3 0.34718 2.4 0.31729 2.5 0.28587 2.6 0.25337 2.7 0.25337 2.8 0.18649 2.9 0.15290 3.0 0.11963

Tentukan f (2.5) dengan ekstrapolasi Ricardson bila D() dan D(2) diitung dengan rumus ampiran selisi-pusat orde O( 2 ) sampai 5 angka bena Penyelesaian D() D(2) D(4) Selang titik yang dipakai : [2.4, 2.6] dan =0.1 x 1 = 2.4, x 0 = 2.5, x 1 = 2.6 D() = f 1 f 1 2 = (0.25337 0.31729) 2(0.1) = 0.31960 Selang titik yang dipakai : [2.3, 2.7] dan =0.2 x 2 = 2.3, x 0 = 2.5, x 2 = 2.7 D(2) = f 1 f 1 2 = (0.22008 0.34718) 2(0.2) = 0.3775 Selang titik yang dipakai : [2.1, 2.9] dan =0.4 x 4 = 2.1, x 0 = 2.5, x 4 = 2.9 D(4) = f 1 f 1 2 = (0.40051 0.15290) 2(0.4) = 0.30951 D() = 0.31960 dan D(2) = 0.31775 keduanya diitung dengan rumus orde O( 2 ) maka n=2, seingga f (2.5) = f 0 = D() + 1 2 2 [D() D(2)] 1 = 0.31960 + 1/3 ( 0.31960 + 0.31775) = 0.32022 mempunyai galat orde O( 4 ) = D(2,2) D(2) = 0.31775 dan D(4) = 0.30951 keduanya diitung dengan rumus orde O( 2 ) maka n=2, seingga f (2.5) = f 0 = D() + 1 2 2 [D(2) D(4)] 1 = 0.31775 + 1/3 ( 0.31775 + 0.30951) = 0.32050 mempunyai galat orde O( 4 ) = D(3,2) D(2) = 0.32022 dan D(4) = 0.32050 keduanya diitung dengan rumus orde O( 4 ) maka n=4, seingga f (2.5) = f 0 = D(2) + 1 2 4 [D(2) D(4)] 1 = 0.32022 + 1/3 ( 0.32022 + 0.32050) = 0.32020 mempunyai galat orde O( 6 ) = D(3,3) O( 2 ) O( 4 ) O( 6 )

0.1-0.31960 0.2-0.31775-0.32022 0.3-0.30951-0.32050-0.32020 Kesimpulan Terdapat dua metode numerik yang dapat digunakan untuk mmemperkirakan suatu fungsi, yaitu Interpolasi dan Aproksimasi. Interpolasi adala memfit data yang diketaui arus tepat sama dan anya digunakan untuk suatu range data. Aproksimasi adala memfit data yang diketaui tidak arus sama dan dapat digunakan untuk sembarang range data. Interpolasi Polinomial Lagrange Karakteristik Polinomial Karakteristik: Muda dicari Jumla komputasi yang dibutukan untuk suatu kali interpolasi adala besar Bila jumla titik data meningkat atau menurun, asil komputasi sebelumnya tidak dapat digunakan Interpolasi Polinomial Newton

Dengan memanfaatkan sifat rekursif, pembentukan polinom dengan derajat yang lebi tinggi menjadi efisien dan dapat digunakan untuk menentukan tercapainya titik berenti. Tabel selisi dapat dipakai berulang-ulang untuk memperkirakan nilai fungsi pada nilai x yang berlainan. Turunan Numerik Turunan numerik adala proses mencari nilai numerik suatu turunan dari fungsi yang diberikan pada suatu titik. Hampiran selisi pusat lebi baik dari 2 metode ampiran sebelumnya (ampiran selisi maju dan ampiran selisi mundur). Karena orde galat selisi pusat O( 2 ) sedangkan galat ampiran-ampiran sebelumnya adala O()