<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<article xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:noNamespaceSchemaLocation="JATS-archive-oasis-article1-4.xsd" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="ru">
  <front>
    <journal-meta>
      <journal-title-group>
        <journal-title>Журнал Современные наукоемкие технологии</journal-title>
      </journal-title-group>
      <issn>1812-7320</issn>
      <publisher>
        <publisher-name>Общество с ограниченной ответственностью &amp;quot;Издательский Дом &amp;quot;Академия Естествознания&amp;quot;</publisher-name>
      </publisher>
    </journal-meta>
    <article-meta>
      <article-id pub-id-type="doi">10.17513/snt.38448</article-id>
      <article-id pub-id-type="publisher-id">ART-38448</article-id>
      <title-group>
        <article-title>КУСОЧНАЯ ИНТЕРПОЛЯЦИЯ ФУНКЦИЙ, ПРОИЗВОДНЫХ И ИНТЕГРАЛОВ С ПРИЛОЖЕНИЕМ К РЕШЕНИЮ ОБЫКНОВЕННЫХ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ</article-title>
      </title-group>
      <contrib-group>
        <contrib contrib-type="author">
          <name-alternatives>
            <name xml:lang="ru">
              <surname>Ромм</surname>
              <given-names>Я.Е.</given-names>
            </name>
          </name-alternatives>
          <name-alternatives>
            <name xml:lang="en">
              <surname>Romm</surname>
              <given-names>Y.E.</given-names>
            </name>
          </name-alternatives>
          <email>romm@list.ru</email>
          <xref ref-type="aff" rid="aff1"/>
        </contrib>
        <contrib contrib-type="author">
          <name-alternatives>
            <name xml:lang="ru">
              <surname>Джанунц</surname>
              <given-names>Г.А.</given-names>
            </name>
          </name-alternatives>
          <name-alternatives>
            <name xml:lang="en">
              <surname>Dzhanunts</surname>
              <given-names>G.A.</given-names>
            </name>
          </name-alternatives>
          <email>janunts@inbox.ru</email>
          <xref ref-type="aff" rid="aff1"/>
        </contrib>
      </contrib-group>
      <aff id="aff1">
        <institution xml:lang="ru">Таганрогский институт имени А.П. Чехова (филиал) ФГБОУ ВО РГЭУ (РИНХ)</institution>
        <institution xml:lang="en">Taganrog Branch of the Rostov State University of Economics</institution>
      </aff>
      <pub-date date-type="pub" iso-8601-date="2020-12-22">
        <day>22</day>
        <month>12</month>
        <year>2020</year>
      </pub-date>
      <issue>12</issue>
      <fpage>291</fpage>
      <lpage>316</lpage>
      <permissions>
        <license xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
          <license-p>This is an open-access article distributed under the terms of the CC BY 4.0 license.</license-p>
        </license>
      </permissions>
      <self-uri content-type="url" hreflang="ru">https://top-technologies.ru/article/view?id=38448</self-uri>
      <abstract xml:lang="ru" lang-variant="original" lang-source="author">
        <p>Кусочно-интерполяционное приближение функций одной вещественной переменной, производных и интегралов строится с помощью интерполяционных полиномов Лагранжа и Ньютона. Полиномы преобразуются к виду алгебраических полиномов с числовыми коэффициентами с помощью восстановления коэффициентов полинома по его корням. Применяются формулы, отличные от формул Виета и не использующие уравнения Ньютона для симметрических функций корней. Представлены примеры и программы вычисления функций с точностью до 10-19–10-20. Для повторяющихся функций соответственные подынтервалам коэффициенты записываются в память компьютера. В этом случае временная сложность вычисления функции составит T = O(n), где n – степень полинома, в частности n может быть достаточно малым натуральным числом. На данной основе строится приближение подынтегральных функций. Получены формулы приближенного вычисления интеграла, являющиеся аналогами подхода Ньютона – Котеса. Формулы реализованы и запрограммированы для произвольного n. В полученном виде полиномы интерполируют правые части обыкновенных дифференциальных уравнений, выражение первообразных используется для приближения решения. Выполняется итерационное уточнение. Дано доказательство сходимости метода, указаны оценки скорости сходимости. Для верификации достоверности результатов приведены программы, использованные в численных экспериментах. Представлены оценки погрешности, результаты численного эксперимента для жестких и нежестких задач в моделях физических, химических процессов, для задач планетной астрономии. Во всех экспериментально рассмотренных случаях предложенный метод обладает сравнительно малой погрешностью, отличаясь фиксированной границей накопления погрешности на большом промежутке решения.</p>
      </abstract>
      <abstract xml:lang="en" lang-variant="translation" lang-source="translator">
        <p>Piecewise interpolation approximation of functions of one real variable, derivatives and integrals is constructed with the help of Lagrange and Newton interpolation polynomials. The polynomials are transformed to the form of algebraic polynomials with numerical coefficients by restoring the coefficients of the polynomial from its roots. Formulas different from Vieta\'s formulas are applied without Newton\'s equations for symmetric functions of the roots. Examples and programs for calculating functions with an accuracy of 10-19 – 10-20 are presented. For repeated functions, the coefficients corresponding to the subintervals are recorded in the computer\'s memory. In this case, the time complexity of the function calculation will be T = O(n), where n is the degree of the polynomial, in particular, n can be a sufficiently small natural number. On this basis, the approximation of integrands is constructed. Formulas for the approximate calculation of the integral, which are analogs of the Newton-Cotes approach, are obtained. Formulas are implemented and programmed for arbitrary n. In the resulting form, the polynomials interpolate the right-hand sides of ordinary differential equations, the expression of the antiderivatives is used to approximate the solution. Iterative refinement is performed. Both the proof for the convergence of the method and estimates of the convergence rate are given. To verify the reliability of the results, the programs used in numerical experiments are presented. Error estimates, results of the numerical experiment for stiff and non-stiff problems in models of physical and chemical processes, and for problems of planetary astronomy are presented. In all the experimentally considered cases, the proposed method has a relatively small error, differing in a fixed limit of error accumulation over a large solution interval.</p>
      </abstract>
      <kwd-group xml:lang="ru">
        <kwd>кусочная интерполяция функций</kwd>
        <kwd>вычисление производных и интегралов</kwd>
        <kwd>задача Коши для обыкновенных дифференциальных уравнений</kwd>
        <kwd>численное моделирование жестких и нежестких задач</kwd>
      </kwd-group>
      <kwd-group xml:lang="en">
        <kwd>piecewise interpolation of functions</kwd>
        <kwd>calculation of derivatives and integrals</kwd>
        <kwd>Cauchy problem for ordinary differential equations</kwd>
        <kwd>numerical modeling of stiff and non-stiff problems</kwd>
      </kwd-group>
    </article-meta>
  </front>
  <back>
    <ref-list>
      <ref>
        <note>
          <p>1. Березин И.С., Жидков Н.П. Методы вычислений. Т. 2. М.: Наука, 1962. 640 с.</p>
        </note>
      </ref>
      <ref>
        <note>
          <p>2. Шевцов Г.С., Крюкова О.Г., Мызникова Б.И. Численные методы линейной алгебры. СПб. – М. – Краснодар: Лань, 2011. 496 с.</p>
        </note>
      </ref>
      <ref>
        <note>
          <p>3. Березин И.С., Жидков Н.П. Методы вычислений. Т. 1. М.: Наука, 1966. 632 с.</p>
        </note>
      </ref>
      <ref>
        <note>
          <p>4. Хайрер Э., Нерсетт С., Ваннер Г. Решение обыкновенных дифференциальных уравнений. Нежесткие задачи. М.: Мир, 1990. 512 с.</p>
        </note>
      </ref>
      <ref>
        <note>
          <p>5. Хайрер Э., Ваннер Г. Решение обыкновенных дифференциальных уравнений. Жесткие и дифференциально-алгебраические задачи. М.: Мир, 1999. 685 с.</p>
        </note>
      </ref>
      <ref>
        <note>
          <p>6. Margheri A., Ortega R., Rebelo C. Dynamics of Kepler problem with linear drag. Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy. 2014. 120. P. 19–38.</p>
        </note>
      </ref>
      <ref>
        <note>
          <p>7. Джанунц Г.А., Ромм Я.Е. Варьируемое кусочно-интерполяционное решение задачи Коши для обыкновенных дифференциальных уравнений с итерационным уточнением // Ж. вычисл. матем. и матем. физ. 2017. Т. 57. № 10. С. 1641–1660.</p>
        </note>
      </ref>
      <ref>
        <note>
          <p>8. Ромм Я.Е. Локализация и устойчивое вычисление нулей многочлена на основе сортировки. II // Кибернетика и системный анализ. 2007. № 2. С. 161–174.</p>
        </note>
      </ref>
      <ref>
        <note>
          <p>9. Авдюшев В.А. Интегратор Гаусса – Эверхарта // Вычислительные технологии. 2010. Т. 15. № 4. С. 31–47.</p>
        </note>
      </ref>
      <ref>
        <note>
          <p>10. Ромм Я.Е., Джанунц Г.А. Компьютерный метод варьируемой кусочно-полиномиальной аппроксимации функций и решений обыкновенных дифференциальных уравнений // Кибернетика и системный анализ. 2013. № 3. С. 169–189.</p>
        </note>
      </ref>
      <ref>
        <note>
          <p>11. WO application 2019226385, Haener Thomas, Roetteler Martin H, Svore Krysta M, «Evaluating quantum computing circuits in view of the resource costs of a quantum algorithm», published 2019-11-28, assigned to Microsoft technology licensing LLC.</p>
        </note>
      </ref>
      <ref>
        <note>
          <p>12. Голиков А.Н. Моделирование злектрон-фононного рассеяния в нанопроволоках на основе кусочно-полиномиального приближения функций двух переменных с минимизацией временной сложности: автореф. дис. … канд. техн. наук. Таганрог. Изд-во ЮФУ. 2012. 16 с.</p>
        </note>
      </ref>
      <ref>
        <note>
          <p>13. Ромм Я.Е., Джанунц Г.А. Варьируемое кусочно-интерполяционное решение задачи Коши для уравнения переноса с итерационным уточнением // Современные наукоемкие технологии. 2020. № 1. С. 21–46.</p>
        </note>
      </ref>
      <ref>
        <note>
          <p>14. Awoyemi D.O., Kayode S.J., Adoghe L.O. A Five-Step P-Stable Method for the Numerical Integration of Third Order Ordinary Differential Equations. American Journal of Computational Mathematics. 2014. № 4. P. 119 –126.</p>
        </note>
      </ref>
      <ref>
        <note>
          <p>15. Pchelintsev A.N. An accurate numerical method and algorithm for constructing solutions of chaotic systems. Journal o</p>
        </note>
      </ref>
    </ref-list>
  </back>
</article>
