MAT 518 Numerical Methods for Differential Equations [Kaedah Berangka untuk Persamaan Pembezaan]

Similar documents
MAT 111 Linear Algebra [Aljabar Linear]

EME 411 Numerical Methods For Engineers [Kaedah Berangka Untuk Jurutera]

MAT Calculus [Kalkulus]

MSG 389 Engineering Computation II [Pengiraan Kejuruteraan II]

MAT 202 Introduction to Analysis [ Pengantar Analisis]

MAT111 Linear Algebra [Aljabar Linear]

MAT 223 DIFFERENTIAL EQUATIONS I [Persamaan Pembezaan I]

MAT 111 Linear Algebra [Aljabar Linear]

MSG 389 Engineering Computation II [Pengiraan Kejuruteraan II]

MSG 389 Engineering Computation II [Pengiraan Kejuruteraan II]

MAT Linear Algebra [Aljabar Linear]

MSG 356 Mathematical Programming [Pengaturcaraan Matematik]

MAA Calculus for Science Students I [Kalkulus untuk Pelajar Sains I]

MAT 101 Calculus [ Kalkulus]

MAT 222 Differential Equations II [Persamaan Pembezaan II]

MST 565 Linear Model [Model Linear]

UNIVERSITI SAINS MALAYSIA

MAA 101 Calculus for Science Students I [Kalkulus untuk Pelajar Sains I]

CPT115 Mathematical Methods for Computer Sciences [Kaedah Matematik bagi Sains Komputer]

MSS 317 Coding Theory [Teori Pengekodan]

MAT 101 Calculus [ Kalkulus] Duration : 3 hours [Masa : 3 jam]

MAA 111 Algebra for Science Students [Aljabar untuk Pelajar Sains]

MSG Engineering Computation II [Pengiraan Kejuruteraan II]

EMH 451 Numerical Methods For Engineers [Kaedah Berangka Untuk Jurutera]

MAT 263 Probability Theory [Teori Kebarangkalian]

UNIVERSITI SAINS MALAYSIA. CPT115 Mathematical Methods for Computer Science [Kaedah Matematik bagi Sains Komputer]

MST 565 Linear Models [Model Linear]

EEM 423 KEJURUTERAAN KEBOLEHPERCAYAAN

UNIVERSITI SAINS MALAYSIA. Supplementary Semester Examination Academic Session 2004/2005. May IUK 291E - Mathematic I1 [Matematik II]

EEE 208 TEORI LITAR II

MAT 100 Foundation Mathematics [Asas Matematik]

UNIVERSITI SAINS MALAYSIA. Second Semester Examination Academic Session 2004/2005. March 2005 MGM ANALYSIS [ANA LISIS]

IWK 302 WOOD ENGINEERING [KEJURUTERAAN KAYU]

IWK 302 WOOD ENGINEERING [KEJURUTERAAN KAYU]

IWK 302 Wood Engineering [Kejuruteraan Kayu]

IUK 191E - Mathematic I [Matematik I]

UNIVERSITI SAINS MALAYSIA

MAT Calculus [Kalkulus]

EMH 451/3 Numerical Methods For Engineers Kaedah Berangka Untuk Jurutera

MGM 502 Number Theory [Teori Nombor]

(Kertas soalan ini mengandungi 4 soalan dalam 6 halaman yang dicetak) (This question paper consists of 4 questions on 6 printed pages)

EAA211 Engineering Mathematics for Civil Engineers [Matematik Kejuruteraan untuk Jurutera Awam]

EMH 211 Thermodynamics [Termodinamik]

IUK 107 CHEMISTRY FOR TECHNOLOGIST [KIMIA UNTUK TEKNOLOGIS]

MGM 531 Euclidean Geometry [Geometri Euklidan]

UNIVERSITI SAINS MALAYSIA EEE 354 SISTEM KAWALAN DIGIT

-1- UNIVERSITI SAINS MALAYSIA. Second Semester Examination Academic Session 2009/2010. April/May 2010

MST 562 Stochastic Processes [Proses Stokastik]

ESA 382/3 Spacecraft Subsystem Design Rekabentuk Subsistem Kapal Angkasa

UNIVERSITI SAINS MALAYSIA. CCS511 Evolutionary Computing [Perkomputeran Berevolusi]

MAT Calculus [Kalkulus]

UNIVERSITI SAINS MALAYSIA EEE 354 SISTEM KAWALAN DIGIT

ESA 367/2 Flight Stability & Control I Kestabilan & Kawalan Penerbangan I

ESA 380/3 Orbital Mechanics Mekanik Orbit

REG 363 Site Investigation (Kajian Tapak)

MGM551 - Operations Research [ Penyelidikan Operasi]

EMH 211 Thermodynamics [Termodinamik]

UNIVERSITI SAINS MALAYSIA. CIT562 Bioinformatics Computing [Perkomputeran Bioinformatik]

UNIVERSITI SAINS MALAYSIA. CCS511 Evolutionary Computing [Perkomputeran Berevolusi]

IEK PROCESS HEAT TRANSFER [PEMINDAHAN HABA PROSES]

UNlVERSlTl SAINS MALAYSIA. First Semester Examination Academic Session 2004/2005. October Duration : 3 hours. [Masa : 3 jam]

EEE REKABENTUK SISTEM KAWALAN

I47. JIM 201- Linear Algebra [, ljabar Linearl. April2009. Duration: 3 hours lmasa: 3 jaml UNIVERSITI SAINS MALAYSIA

UNIVERSITI SAINS MALAYSIA EEM 352 REKABENTUK MEKATRONIK II

EAH 221/3 Fluid Mechanics For Civil Engineers [Mekanik Bendalir Untuk Jurutera Awam]

IEK 108 PROCESS FLUID MECHANICS [MEKANIK BENDALIR PROSES]

EME 451/3 Computational Fluid Dynamics Pengkomputeran Dinamik Bendalir

EEU 104 TEKNOLOGI ELEKTRIK

BST 203/3 Population and Community Ecology [Ekologi Populasi dan Komuniti]

IEK 212 PROCESS HEAT TRANSFER [PEMINDAHAN HABA PROSES]

UNIVERSITI SAINS MALAYSIA. CCS513 Computer Vision and Image Analysis [Penglihatan Komputer dan Analisis Imej]

IMK 308 Food Preservation Principles [Prinsip Pengawetan Makanan]

IEK 108 PROCESS FLUID MECHANICS [MEKANIK BENDALIR PROSES]

UNIVERSITI SAINS MALAYSIA

ESA 380/3 Orbital Mechanics [Mekanik Orbit]

INSTRUCTION: This section consists of THREE (3) structured questions. Answer ALL questions.

UNIVERSITI SAINS MALAYSIA. CPT443 Automata Theory & Formal Languages [Teori Automata & Bahasa Formal]

ESA 368/3 High Speed Aerodynamics Aerodinamik Berkelajuan Tinggi

(Kertas soalan ini mengandungi 5 soalan dalam 8 halaman yang bercetak) (This question paper consists of 5 questions on 8 printed pages)

UNIVERSITI SAINS MALAYSIA. CPT112 Discrete Structures [Struktur Diskret]

CPT244 Artificial Intelligence [Kecerdasan Buatan]

UNIVERSITI SAINS MALAYSIA. CPT244 Artificial Intelligence [Kecerdasan Buatan]

EEE 350 SISTEM KAWALAN

MAT 111 Linear Algebra [Aljabar Linear]

EAS253 Theory of Structures [Teori Struktur]

EAS 253E/3 Theory of Structures EAS 253E/3 Teori Struktur

MAT518 Numerical Methods for Differential Equations [Kaedah Berangka Untuk Persamaan Pembezaan]

EAS 254E/3 Structural Analysis (Analisis Struktur)

MSG 388 Mathematical Algorithms for Computer Graphics [Algoritma Matematik untuk Grafik Komputer]

EMM 101/3 Engineering Mechanics [Mekanik Kejuruteraan]

ESA 343/2 Aircraft Aerodynamics [Aerodinamik Pesawat]

MAT 263 PROBABILITY THEORY [Teori Kebarangkalian]

INSTRUCTION: This section consists of THREE (3) structured questions. Answer ALL questions.

EAS151 Statics and Dynamics [Statik dan Dinamik]

KFT 232 Physical Chemistry II [Kimia Fizik II]

",,345 UNIVERSITI SAINS MALAYSIA. Peperiksaan Semester Kedua Sidang Akademik 1996/97. April EBE Sistem Kawalan Lanjutan.

ESA461/2 Flight Stability and Control II [Kawalan dan Kestabilan Pesawat II]

(Kertas soalan ini mengandungi 11 soalan dalam 6 halaman yang dicetak) (This question paper consists of 11 questions on 6 printed pages)

UNIVERSITI SAINS MALAYSIA

Answer all questions Jawab semua soalan [80 marks] [80 markah] f(x)

Transcription:

UNIVERSII SAINS MALAYSIA First Semester Examination 0/03 Academic Session January 03 MA 58 Numerical Methods for Differential Equations [Kaedah Berangka untuk Persamaan Pembezaan] Duration : 3 hours [Masa : 3 am] Please check that this examination paper consists of FIVE pages of printed materials before you begin the examination. [Sila pastikan bahawa kertas peperiksaan ini mengandungi LIMA muka surat yang bercetak sebelum anda memulakan peperiksaan ini.] Instructions: [Arahan: Answer all empat [4] questions. Jawab semua empat [4] soalan.] In the event of any discrepancies, the English version shall be used. [Sekiranya terdapat sebarang percanggahan pada soalan peperiksaan, versi Bahasa Inggeris hendaklah diguna pakai]. /-

-- [MA 58]. Formulate an explicit finite difference scheme for u x u 0 tt by using central differences for u and central differences for u tt. You should write the final equation of the scheme so that the only term on the left is the term with the highest time level. Suppose the domain is 0 x, t 0 and the conditions are : u x x u x u t u t,0, t,0 0, x 0, 0,,. Using the scheme developed above, compute the value of u at x 0.5 for t 0.0. Use x 0.5 and t 0.0. [00 marks]. Formulasikan suatu skema beza terhingga untuk u x u 0 tt dengan menggunakan beza pusat untuk u dan beza pusat untuk u tt. Anda seharusnya tulis persamaan terakhir skema agar ada hanya satu sebutan pada sebelah kiri dengan tahap masa paling tinggi. Andaikan domain ialah 0 x, t 0 dan syarat adalah: u x x u x u t u t,0, t,0 0, x 0, 0,,. Dengan menggunakan skema yang dibangunkan, kira nilai u pada x 0.5 pada t 0.0. Guna x 0.5 dan t 0.0. [00 markah] 3/-

-3- [MA 58]. Consider the equation ut ux u with and being positive constants. Formulate a scheme which uses central difference for space and forward difference for time. You should write the final equation of your scheme such that the only term on the left is the term with the highest time level. Investigate the consistency and stability of this scheme. [00 marks]. Pertimbangkan persamaan ut ux u dengan dan pemalar positif. Formulasikan suatu skema yang menggunakan beza pusat untuk ruang dan beza kedepan untuk masa. Anda seharusnya menulis persamaan terakhir skema agar ada hanya satu sebutan pada sebelah kiri dengan tahap masa paling tinggi. Kai kekonsistenan dan kestabilan skema ini. [00 markah] 3. Consider an n n tridiagonal matrix of the form, where (a) is a real parameter. Verify that the eigenvalues of are given by cos( ),,, n, where, n and that an eigenvector associated with each is q sin( ),sin( ),,sin( n ). Under what conditions on (b) Now take. does this matrix become positive definite? [50 marks] (i) Will the the Jacobi iteration converge for this matrix? If so, what will its rate of convergence be? (ii) Will the Gauss-Seidel iteration converge for this matrix? If so, what will its rate of convergence be? (iii) For which values of will the S.O.R. iteration converge? [50 marks] 4/-

-4- [MA 58] 3. Pertimbangkan matriks pepenuru bersaiz n n, dimana adalah parameter nombor nyata. (a) unukkan bahawa nilai eigen bagi matriks diberikan sebagai cos( ),,, n, dimana, n dan vektor eigen bagi setiap adalah q sin( ),sin( ),,sin( n ). Apakah syarat yang perlu ada pada bersifat tentu positif? untuk menadikan matriks ini [50 markah] (b) Anggap parameter. (i) Adakah lelaran Jacobi akan menumpu untuk matriks ini? Jika ya, berapakah kadar penumpuannya? (ii) Adakah lelaran Gauss- akan menumpu untuk matriks ini? Jika ya, berapakah kadar penumpuannya? (iii) Apakah nilai bagi untuk menadikan lelaran S.O.R menumpu? [50 markah] 5/-

-5- [MA 58] 4. (a) For the equations x x 4x 3 x x x3 3, 8 x 4x x3 7 prove that the Jacobi iteration is convergent but that Gauss-Seidel is divergent. [40 marks] (b) Solve the Poisson's equation u u x e yy xy in the domain 0 xy, ; subect to the conditions u 0 at x 0, x ; u 0 at y 0; u at y for 0 x ; using central difference approximations to both the space derivatives with uniform mesh spacing h. Use the S.O.R method until four iterations 3 with. to find the solution of the resulting system. [60 marks] 5 4. (a) Untuk persamaan berikut x x 4x 3 x x x3 3, 8 x 4x x3 7 Buktikan lelaran Jacobi akan menumpu manakala ianya akan mencapah bagi lelaran Gauss-Seidel. [40 markah] (b) Selesaikan persamaan Poisson berikut xy u u x e 5 yy pada domain 0 xy, ; tertakluk kepada syarat u 0 pada x 0, x ; u 0 pada y 0; u pada y bagi 0 x ; dengan mengaplikasikan kaedah penghanpiran beza ketengah kepada pembezaan ruang bersama arak selang h. Gunakan kaedah lelaran 3 S.O.R sehingga empat lelaran bersama. untuk menyelesaikan sistem ini. [60 markah] - ooo O ooo -