x

هدف البحث

بحث في العناوين

بحث في المحتوى

بحث في اسماء الكتب

بحث في اسماء المؤلفين

اختر القسم

القرآن الكريم
الفقه واصوله
العقائد الاسلامية
سيرة الرسول وآله
علم الرجال والحديث
الأخلاق والأدعية
اللغة العربية وعلومها
الأدب العربي
الأسرة والمجتمع
التاريخ
الجغرافية
الادارة والاقتصاد
القانون
الزراعة
علم الفيزياء
علم الكيمياء
علم الأحياء
الرياضيات
الهندسة المدنية
الأعلام
اللغة الأنكليزية

موافق

تاريخ الرياضيات

الاعداد و نظريتها

تاريخ التحليل

تار يخ الجبر

الهندسة و التبلوجي

الرياضيات في الحضارات المختلفة

العربية

اليونانية

البابلية

الصينية

المايا

المصرية

الهندية

الرياضيات المتقطعة

المنطق

اسس الرياضيات

فلسفة الرياضيات

مواضيع عامة في المنطق

الجبر

الجبر الخطي

الجبر المجرد

الجبر البولياني

مواضيع عامة في الجبر

الضبابية

نظرية المجموعات

نظرية الزمر

نظرية الحلقات والحقول

نظرية الاعداد

نظرية الفئات

حساب المتجهات

المتتاليات-المتسلسلات

المصفوفات و نظريتها

المثلثات

الهندسة

الهندسة المستوية

الهندسة غير المستوية

مواضيع عامة في الهندسة

التفاضل و التكامل

المعادلات التفاضلية و التكاملية

معادلات تفاضلية

معادلات تكاملية

مواضيع عامة في المعادلات

التحليل

التحليل العددي

التحليل العقدي

التحليل الدالي

مواضيع عامة في التحليل

التحليل الحقيقي

التبلوجيا

نظرية الالعاب

الاحتمالات و الاحصاء

نظرية التحكم

بحوث العمليات

نظرية الكم

الشفرات

الرياضيات التطبيقية

نظريات ومبرهنات

علماء الرياضيات

500AD

500-1499

1000to1499

1500to1599

1600to1649

1650to1699

1700to1749

1750to1779

1780to1799

1800to1819

1820to1829

1830to1839

1840to1849

1850to1859

1860to1864

1865to1869

1870to1874

1875to1879

1880to1884

1885to1889

1890to1894

1895to1899

1900to1904

1905to1909

1910to1914

1915to1919

1920to1924

1925to1929

1930to1939

1940to the present

علماء الرياضيات

الرياضيات في العلوم الاخرى

بحوث و اطاريح جامعية

هل تعلم

طرائق التدريس

الرياضيات العامة

نظرية البيان

Sturm Function

المؤلف:  Acton, F. S

المصدر:  Numerical Methods That Work, 2nd printing. Washington, DC: Math. Assoc. Amer

الجزء والصفحة:  ...

14-12-2021

472

Sturm Function

Given a function f(x)=f_0(x), write  and define the Sturm functions by

 f_n(x)=-{f_(n-2)(x)-f_(n-1)(x)[(f_(n-2)(x))/(f_(n-1)(x))]},

(1)

where [P(x)/Q(x)] is a polynomial quotient. Then construct the following chain of Sturm functions,

f_0 = q_0f_1-f_2

(2)

f_1 = q_1f_2-f_3

(3)

f_2 = q_2f_3-f_4

(4)

|

(5)

f_(s-2) = q_(s-2)f_(s-1)-f_s,

(6)

known as a Sturm chain. The chain is terminated when a constant -f_s(x) is obtained.

Sturm functions provide a convenient way for finding the number of real roots of an algebraic equation with real coefficients over a given interval. Specifically, the difference in the number of sign changes between the Sturm functions evaluated at two points x=a and x=b gives the number of real roots in the interval (a,b). This powerful result is known as the Sturm theorem. However, when the method is applied numerically, care must be taken when computing the polynomial quotients to avoid spurious results due to roundoff error.

SturmFunction

As a specific application of Sturm functions toward finding polynomial roots, consider the function f_0(x)=x^5-3x-1, plotted above, which has roots -1.21465-0.3347340.0802951+/-1.32836i, and 1.38879 (three of which are real). The derivative is given by , and the Sturm chain is then given by

f_0 = x^5-3x-1

(7)

f_1 = 5x^4-3

(8)

f_2 = 1/5(12x+5)

(9)

f_3 = (59083)/(20736).

(10)

The following table shows the signs of f_i and the number of sign changes Delta obtained for points separated by Deltax=2.

x f_0 f_1 f_2 f_3 Delta
-2 -1 1 -1 1 3
0 -1 -1 1 1 1
2 1 1 1 1 0

This shows that 3-1=2 real roots lie in (-2,0), and 1-0=1 real root lies in (0,2). Reducing the spacing to Deltax=0.5 gives the following table.

x f_0 f_1 f_2 f_3 Delta
-2.0 -1 1 -1 1 3
-1.5 -1 1 -1 1 3
-1.0 1 1 -1 1 2
-0.5 1 -1 -1 1 2
0.0 -1 -1 1 1 1
0.5 -1 -1 1 1 1
1.0 -1 1 1 1 1
1.5 1 1 1 1 0
2.0 1 1 1 1 0

This table isolates the three real roots and shows that they lie in the intervals (-1.5,-1.0)(-0.5,0.0), and (1.0,1.5). If desired, the intervals in which the roots fall could be further reduced.

The Sturm functions satisfy the following conditions:

1. Two neighboring functions do not vanish simultaneously at any point in the interval.

2. At a null point of a Sturm function, its two neighboring functions are of different signs.

3. Within a sufficiently small interval surrounding a zero point of f_0(x)f_1(x) is everywhere greater than zero or everywhere smaller than zero.


REFERENCES:

Acton, F. S. Numerical Methods That Work, 2nd printing. Washington, DC: Math. Assoc. Amer., p. 334, 1990.

Dörrie, H. "Sturm's Problem of the Number of Roots." §24 in 100 Great Problems of Elementary Mathematics: Their History and Solutions. New York: Dover, pp. 112-116, 1965.

Press, W. H.; Flannery, B. P.; Teukolsky, S. A.; and Vetterling, W. T. Numerical Recipes in FORTRAN: The Art of Scientific Computing, 2nd ed. Cambridge, England: Cambridge University Press, p. 469, 1992.

Rusin, D. "Known Math." http://www.math.niu.edu/~rusin/known-math/96/sturm.

Sturm, C. "Mémoire sur la résolution des équations numériques." Bull. des sciences de Férussac 11, 1929.

 شعار المرجع الالكتروني للمعلوماتية




البريد الألكتروني :
info@almerja.com
الدعم الفني :
9647733339172+