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遂次近似による補間と高階数値微分法 : LAN法の提案

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Academic year: 2021

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(1)Title. 遂次近似による補間と高階数値微分法 : LAN法の提案. Author(s). 中野, 嘉弘. Citation. 北海道教育大学紀要. 第二部. A, 数学・物理学・化学・工学編, 22(1) : 15-26. Issue Date. 1971-09. URL. http://s-ir.sap.hokkyodai.ac.jp/dspace/handle/123456789/5942. Rights. Hokkaido University of Education.

(2) . 第22巻. 1 部 A) 北海道教育大学紀要 (第1. 第1号. 昭和46年9月. 遂次近似による補間と高階数値微分法 --LAN 法の提案--. 中. 野. 嘉. 弘. 北海道教育大学札幌分校物理学教室. lnt ion and Numer i iat ion f erpolat ives by lterat caI D 縦erent ions or Higher Derivat - Proposal of “ LAN ” method. Yoshihi ro NAKANO Depar i l l tmentof Phys ido Univer i i cs ty of Educa ege s t on ,Sapporo Co 〉 Hokka ,Sapporo ,060. ’ Lagrange ion formula i s interpolat tfamous among many interpolation methods sthe mos i iat ions cal di任erent and i s al so adaptable to numer , ly,Ai Recent inginterpolat ion method using t tken proposed aninterest heiterat ion procedure , Thi ion procedure i t si erated interpolat s developed by the author to include numeri cal di昼ere iat ions cover ing higher orders o f derivatives, t 1 ー lowing fundamental formula i The fol lar notat imi ter s ions by Ai s given af tken. I L 式斜 瀞2 z 2 - 1◎+為 -☆ ! 胴 瞥 趨- ( ;飽 が f ・ 一尤 - 為 z Z z- 一1 I ←・ 髭 z z(尤) 。, . ,ー2. 為-劣. “ ‘LAN ” method b d l l Thi s may eca e the‘ sal so given , A computer programming examplei in the art i cle.. X . は. し. が. き. のある関数 f( 変数 ) の関数形が未知であっても, 複数ヶの 劣 の値--こ れを柱 (ちゅう) )--に対する ′( )-- が既知であれば すなわち ) の値 --柱値 (ちゅうち) と呼ぶ1 と呼ぶ1 匁 , ))- =1 隊ぞ g ・ の 間 に位 置 す る任 意 の ,2 , … の 対 が わ か っ て い れ ば, こ れ ら ズ に対する関 ,′(尤 i 数値 f(尤) を .数 値 的 に 求 め る こ と が で き る. こ れ を 補 間 ま た は 内 挿 法 ( i t nt erpol a on) と 呼 び, G l B か の Newt on, aus s se 以 来, 種 々 の 方 法 が 考案 さ れ て い る. しか し一 般 的 に 柱が不等間 , es , , 隔 の 場 合 に 適用 で き る の は, Runge の方法か Lagrange 公式 (実は Euler の案出ともいわれる) く らい の も の で あ ろ う,. 近 頃 の, い わ ゆ る コ ン ピ ュ ー タ ー に よ る計 算 処 理 の場 合 に も, こ の Lagrange 法 に よ る 補 間 法 お よ び 数 値 微 分 法 が 有 用 で あ っ て, 普 通 に SSL (科 学用 サ ブ ル ー チ ン・ ライ ブ ラ リ) と して 用 意. ) た だ し Lagrange の 数 値 微 分 法で は 1 階 微 分の み で あ て 高 階 微 分 を 直 接 求 さ れて い る2 っ , , , . め る こ と は で き な い. i ) tken は遂次近似 (反 復 法, l t t 最 近, Ai era on) に よ る補 間 法を 提 案 した3 . .

(3) . I VO .22 .I , No. ion (Sec i i ido Uni t ty of Educat on 口 A) Journalof Hokka rs ve. Sep t ember l971. これは, 従来の Lag ra nge 補間法が, 与え られた柱および柱値のす べてを用いて補間計算を行 なうのに対して,先ず着目点の近傍から補間を実行 し,遂似範囲を拡大 して, 与え られた全点で適合 するように近似を進める方法である. 究極的には Lagrange 補間多項式に一致するものであるが, ken 法は反復法であるがために, 毎回の遂次近似公式は簡単で, また見通 しの良いものになっ Ai t ている. さらに, 従来の公式で補間を機械的に実行する際に起こりがちな発散の問題を, 遂次近似 tken の 補 間 法 と で も 的 に チ ェ ッ ク しつ つ 補 間 を進 め 得 る 長 所 を も っ て い る. こ れ は LagrangeAi. 呼 ぶ べ き も の で あ る.. 著者は, この方法を拡張して, 高階徴係数を含めて, 各階の徴係数を遂次反復をくり返 して, 数 値的に求める方法を案出したので紹介する. ⑦ 階微分) とを含む一般的な遂次近似公式を求め 先ず, 補間 (第0階微分) と高階微係数 (第 ” た. これによって, 任意の階数の徴係数を, 任意の近似度で求めることができる. 次いで, 最近の 数 値 計 算 の 常 識 に 従 い, コ ン ピ ュ ー タ ・ プ ロ グラ ミ ン グと, そ れ に よ る 演 算 の 実 行 例 に つ い て も 述. べ る,. この方法が有用であるならば, これを LAN 法とでも呼 びたい.. 1 1 . 公 式 の 導 来 i i ld iHere i t on) に おい て は, 補 間 公 式 を利用 し, そ の 補 間 多 項 at ca 一 般 に, 数 値 微 分 法 (numer. 式の徴係数をもって, 微分の近似値とする. 従 来 は, Lagrange の補間多項式の微分が用いられて来たが, 高階微分の場合にはわ づ らわ しい 式あるいは計算となり, また式に一貫性が乏しい. ken の遂次近似補間公式を微分するこ t 本論文に述べ る著者のいわゆ る LAN 法においては, Ai とにより, 高階徴係数に到るまで見通 しの良い公式が得られる. 次に公式の導き方を説明する. Ai tken の補間公 式は, 第1近似において. 獅- ★ 際 ゴ ・◎, ー2 ,. ,. ). であり, 第,Z 近似では. 豊 ) =★- 危 ー繋ぎ i ゴ 三. ただ し. ー,たの. の. Z;た十1,た十2 ,れ ,.... であるか ら, 微分操作によ って次のような新 しい公式を得る. すなわち, 微分の階数を 粥, 柱数を Z+1 とすれば, 一般に. - )一躍≧ 乙 - 一 1◎+ * 2 撫 砕 だ 』” ・ 一尤乙一I z ニヱ腐. z -”(尤) ,. り 陽 :賜 ニゴ 3 ) (. が成り立つ.. こ の 際, 粥=Z なる場合には, 行列式内の 2項については. 墓饗.J4” ;馬糟--. で あ る こ と が 容 易 に わ か る.. =O. 4 ( ).

(4) . 22巻 第1号. 北海道教育大学紀要 (第 1 1 部 A). 6年9月 昭和4. 3) に おい て, 第 2 項 の 行 列 式 を 含 む 項 は Ai この新 公 式 ( tken の補間公式と同じ型であり, 第 ,. 項 は 微 分 に つ い て 特 徴 的 な も の で あ る. 従 っ て こ の 公 式 は, 遠く は Lagrange の 近 く は Ai tken , 方 法 の 自 然 な 拡 張 に な っ て い る. しか も, 粥=0 と お け ば, Ai tken 公 式 そ の も の に 一 致 し, ま. 与え られた柱数の制限下で許される最高階微分の場合には, その値が0に等しい行列式が第2項 して附くだけであるから, 補間, 微分のすべての場合を通 じて一貫 した公式で間に合う ,. こ れ を LAN 公 式 (Lagrange tken‐Nakano ) と 略 称 して お こ う. ‐Ai. 1 1 1 。 LAN. 法の幾何学的意味. この遂次近似法の意味が直観的にわかるように, Fi s g ,1 と 2 とに, その幾何学的意味を図示し. , 近似の進み方, 収束の様子が把握できよう, ken t ) の場合を説明すれば, 第1近似 ( 先ず, 補間法 (Ai ”=1 ) においては,. 5 ( ) よ う に 書 き 改 め られる か ら,Z=1 i ,2 ,3 についてこれを図示したのが Fg .1 の la ,lb,lc で あ る. 第 2 近 似 (”=2) に お い て は,. ム ー1+ぬ‐ム )細 ー. 6 ( ). られ る か ら, こ れ を 図 示 した の が Fig. 1 の 2a, 2b で あ る . 同 様 に して 第 3 近 似 (”=3) に お い て は, (恥). (却) ん. ふ. ) (ヱ c. ん ′. ふ. ・. --ー ん 2. ん. ん -------う. (2 ) 。 ん 2. 一ぐ一一一一一. ) (3 α . 「一----うー. ヱ卿. . れ=3. l meaning ofi Fig,I Geome i t l i r t t ca t era edint erpo a on ,”=1 ,2 ,3,., i t meanstheorder ofi t Z era on correspondingt b o あ. 2 2 3 ,あ. , . , he Fi t er sareseen int … Convergentcharac gs .a , ,b ,c.

(5) . I VO .22 .I , No. Sept ember l971. l of Hokka i i Sec i I A) ido Univer t t t Journa s on ( on l y of Educa (α). ①烏. (の . 一- -ラー. . . ②. ーぐ----而--. ん. m. ,. ①. ②. ldi丑erent i i l meaning ofi i Fig i t t t t ons a r ca ca e ra ed numer .2 Geome i (LAN) t on corres erat ‐ . ”=1,2,.. meansthe order of i ′ ′ ヱ ing tosucce ive approx ima i t s s ons Z pond 。 , , 。賜.,. .. る賜 一・ )キ 警 2+ 』 -』・ 2 の関係を. 7) (. Fig. 1 の 3a に 示 した こ れ ら遂 次 近 似 の 収 束 の 様 子 を 示 した の が , .. Fi g ,1 の 3b で. あ る.. 次に, 数値微分について, 第1階の場合について説明しよう, れ=1 の近似では , 8 ( ). によって (平均) 徴係数を決めたのが Fig, 2 の a であり, 記号 ① の 太 い ベ ク トル で ヱる , が示さ 2 ベ b 烏 れ る. 同 様 に して, Fig の 太 ク トル で では記号 の い を 示 した ② . , 2 . れ=2. の近似では,. ふ卿 ‐ 誓 轡 {ふ+鍛 葡. } .鐙. ◎. となるが, 右辺第1項の ム2 と ん, の平均微係数を Fig. 2 の c の記号 図 の ベクトルで示した. 第2項の方は Fig. 2 の d に, 為, と 易2 との平均微係数として, 記号 図 のベクトルで示され て い る. さ らに 同 じ図 で, 国 と 国 の 矢 印 の 和 が, 求 め る 近 似 の 微 係 数 稲畑(尤) な の で あ る. こ. の 烏2 は先の近似の 烏 よりも進んだ近似であることがうかがわれる. こ れ 以上 の こ と は 同 様 に して 理解 さ れ よ う.. IV. コ ン ピュー タ ・ プ ロ グラ ミ ン グの 原 理 tken) の み な ら ば, コ ン ピ ュ ー タ ・ プ ロ グラ ミ ン グも極 め て 簡 単 で あ る が, 数 値 微 分 補 間 法 (Ai る ) との2つ ) と ハの L を含む場合 ( AN 法) で は, 式 (3) が 2 つ の 項 か ら成 り, 遂 次 近 似 が ヱ(伽ー1. の系統について進行するので複雑になる. また, 補間と数値微分をまとめて共通の公式で行なうた めに, プロ グラミ ングにはさらに技巧が必要になっ た. 以下に要点を示そう. 1 j J ) J ) ) ) を宣言する. 配列:×(D,Y( ,Z( ,D( ,J ,YY( X( j ): 与えられた座標 (柱) を格納する..

(6) . 昭和46年9月. 1 部 A) 北海道教育大学紀要 (第 1. 2巻 第1号 第2. Y( j ):柱 値または ヱ同 系統の関数値を格納. 1 ) 系統の関数値を格納する Z( J ): ハm‐ . こ れ ら3 つ の 組 合 せ か ら, LAN 公式を用いて, 次の近似の関数値 YF (倍精度では YFD) が計. 算される. j )に 工 D( ): 計算された関数値 YF を格納 し, 次の階の微分演算に際 しては, その内容を Z( ,J 送り出す. J YY( ) は, 近似の進行とともにその内容が変わるから, 別に柱値の J ): 演算のための関数値 Y(. 初期値を格納 しておく, これは, 着目点を移動させながら補間または数値微分を行なう時には必要 で あ る,. 次に手順を示そう. 近似 度. (第 岬皆) YY. 窟. LAN 公 式 rn. の Jと÷ Yの ÷→. (第 1階) oo. ② ↓. ② ↓. Z( } ). 3 ) D( ) (=0 ,J. 2 ) D( ) (=0 ,J. ) 1 D( ) (=0 ,1. M =o. N=3. N=2. N=I. I. ②. Z( j ) rn “ -- 」 ” → ¥( 」 ). Z( J ). ÷ →YF. YF 」*÷Y の. ÷ →.・・. X( J ). X( J ). ×( J ). 1 D( ) ,J. D( 2 ) ,J. D( 3 ) ,J. z( J ). 亘 」 Y( J ). Z( J ). F旦美 P F覇i )一Y ←Y s ≧ YF. 国. z( J ). YF. Yの. 国. Yの. X( J ). X( J ). ×(. 1 D( ) ,J. D( 2 ) ,1. 3 D( ) ,J. M=2 (第 2階). . 0O A. . Z( J ). . ムuノ 金 Y( j ). FA ※ ← )一Y ×( J ). Y( J ). YF. X( J ). D( 2 ) ,J. ↓②. ,. D(3 ) ,J. ↓②. こ こ に 数 字 ①, ②, ③ な どは 手 順 の 番 号 を 示 して い る, す な わ ち, M =1 , N =2 の場合を例に. 2 J )に ) の内容を Z( j ) に入れ, ②前の階で得 られた D( とれば, ①先に計算 した YF を Y( ,J 2 ) に格納する, 同様の操作を矢印に沿うて反復すれ ば 移し, ③その あとで YF を移して D( ,j よし・ ,. i l t ) の回数は, 与え られた柱数 (LMAX とをこう) を t on e r a さて, 近似の度数すなわ ち反復 ( 超えることはなく, また微分の階数 M が増すにつれて, 1つずつ減少する. つまり近似度の番号 (今は N と してある) は, 微分の階数 (今は M としてある) と等 しい整数で始まる が, 実際に. は高々 (LMAX-M) , すなわち (柱数‐微分階数) の値までである. (ヱ9).

(7) . l vo .22 .・ , No. l of Hokka ido Uni i journa i Ve ion l ty of Edばca 1 A) t rs t on (Sec. SePt ber l97. e ] 〔 エ ー. なお, M=0 (補間法) の場合には N =0 の近似があり得る. これは補間演算を経由せずに, 着 目点に最も近い柱に対応する柱値を近似値として採用 した場合である, もちろん, 着目点 が柱と合. 致 している時には, 補間値は逐次近似に関係なく一定値で, 柱値そのものに等 しい.. V. プロ グラムの構成 メイ ン・ プ ロ グ ラ ム. 倍精度実変数の宣言; 必要な変数に対 して行なう. 単精度のままでは, 3階以上の高階微分は正 階以上の高階 しく求め られない場合が多い. 柱と柱値の読み込み; 柱数によって, 実行可能な微分の最高階と近似度が決まって しまう 着目点の読み込み; 着目点は原理上は柱の範囲の内外を問わない. CALL LAN; 本法による演算を 希望の階数 近似度まで行なう , , . 結果の印刷; 演算結果の全部または希望箇所を印刷する, サブルーチン LAN; 本論文の方法である.. CALL NEAR; 柱を着目点か ら近い順に配列 し直す. . これは逐次近似の収束 を速める,. CALL FLAN; LAN 法によって演算を行なわせる ,. サブルーチン NEAR; 着目点に近い順に, 柱と柱値を配列 し直す. 倍精度で行な う 時 も あ る. (NEARD).. サブルーチン FLAN; LAN 公式を用い, 第0階か ら始めて, 必要な階数, 近似度まで逐次 近似度ま 近 似を反復する. 関数サブプログラム FLAN; LAN 公式そのものの定義である. 倍精度で与えてある. 実際に用いた プp グラ ム 例 は 附 録 1 と 2 に 示 して あ る (メ イ ン プ ロ グラ ム は 省 い た).. VI . 数 値 計 算 例 LAN 法の有用性のチェックのために行なっ た若干の計算例を示す 柱数はいづれも7 であり . ,. l 第 0~6 階 ま で 求 め て あ る. た だ し最 高 階 で は, 近 似 度 の 実 際 の 数 ( t i t era on の回数) は1 に過ぎ. ないか ら, 充分の精度は保証されていない. 次に試みた例とその狙いを述 べる. 例1 . exp(尤). 各微分階での値が す べて 等 しいはずであることに留意 して, この方法の 精度を. チ, エ ッ ク した. 例2 . exp(- ) 微分の階数の一つおきに,符号は反転するが,絶対値は変わ らないは ずである in(尤) 例3 . s. .. 微 分 の 階 数 が 進 む に つ れ て, s l n北 , cos , 一sln尤, 一Cos匁, sln尤, cos尤 ,,, の. 性質が数値的にも交代 しつつ現われるはずである,. LAN 法による計算結果は附録3~6な どに与えたが 結果は満足できるものといえ よう ,. .. l 関数 J 例4 s (の se . Be o. 4 )の中に 階差法による数値微分の例として 第6階ま これは故 林桂一博士の名著 「数値計算」 , , で詳 しく計算されているもので, 比較するのに好都合である. 03 に 対 して LAN 匁=25. ,. 上段が. 法による結果と林博士の結果を対照 して示そう. 同じ階数に対 して ,. LAN 法, 下段が林の数値である .. f(寛). 0 09998119870772366 . 0 .0999811730570. (20).

(8) . 2巻 第1号 第2 ′′. ′″ ′ ′ ′′ V ′I. ′V I ′V. 1部 A) 北海道教育大学紀要 (第1. 昭和46年9月. 0 1222577894093247 , 0 1222578114 . 1048656489028355 - -0 , 10486562 - -0 , 1178730471133478 -0 . 117873 -0 ,. 0 1092245592381578 . 0 1092 ,. 0 1129833203806800 . 0. 11. 1129236821684604 ー0 . 1 -0,. VII .. 結. 語. 補間法と数値微分法に代わる新 しい方法を考えた. 任意の高階徴係数まで, 任意の近 似度で求め得る方法である (もちろん, 与え られた柱数によって許される範囲内で) , Lagrange. tken の逐次近似補間法を, 数値微分の場合にまで拡張したもので, 一般公式を導き出 原理は Ai. した. 工 i t t era on 法 で あ る か ら, コ ン ピ ュ ー タ ー に よ る 計 算 に 適 して い る. た だ し, 丸 め 誤 差 な どの 重. 畳を避けるために, 高階微分に対 しては倍精度演算が望まれる.. 科 学用 サ ブ ル ー チ ン・ライ ブ ラ リ 向 き に ア レン ジ した プ ロ グラ ム と計 算 の 実 例 を 与 え て ある . 例題の結果から判断すれば有用な方法である これを LAN 法と名付けたい. , . 本法と同様の原理で, 逆補間法を行なうこと, あるいは, 微係数を数値的に与えておいて原始関 数を求めること (一種の数値積分) も可能で, これについては近く公刊する,. 若干の文献を貸与下さったことに対 し, 親愛なる同僚の猪野富秋助教授 (数学教室) に感謝 した. し、. 最後に, 本研究は北海道大学大型計算機センターの, FACOM 230 0 を利用 して行なわれたこ とを附記し, 併せて同セ ンターの関係各位に謝意を表する, 文. 献. 1 ) 石田保土: 補間係数表 (培風館, 昭和28年) p ,1 , 2 ) 例えば, 富士通 FACOM SSL I 003 ラ グラ ン ジ ュ 補 間 /. LAGS(単精度) ,LAGD (倍精度) C/ 001 ラ グランジュ微分 DIFLAS (単精度) ,DIFLAD (倍精度) 2 8 右, 岩波 68 編集 )p 3 : ) 日本数学会 .2 , 数学辞典, 第2版 (岩波書店, 19 1 9 54 1 96 0 ) と増訂版 ( ) には, 該当する記述は見当たらない, 邦書では最近刊の数 なお, 同数学辞典第1版 ( ken 法の紹介が現われ始めている, t 値計算法関係の書籍のごく僅かのものに, Ai 6年) p 24 4 6 5‐2 4 ) 林 桂一: 数値計算 (岩波書店, 第1版昭和1 ,.

(9) . I VO .22 .I , No. l of Hokka ido Univer i ion (Sec i エ A) Journa ty of Educa t t s on l. Sept ber l971 e 1 m ー. 附録1 サブルーチン プログラム LAN など C 1 2 C 3 4 5. SUBROUTINE LAN SUBROUTINE (LAND ×LD1 ×LD YLD LMAM ML NL YAND) , , , , , , , DOUBLE PRECISION ×LD1 ×LD ( 10 10 10 10 ), YLD ( ), YYLD ( ), YAND ( ,10) , REARANGE CALL NEARD (×LD1 XLD YLD LMAM) , , , DO IOI=1 ]MAM ,L. YYLD ( 1 1 )=YLD ( ). 1O CONTINUE C. YAND ( 1 1 )=YLD ( ) ,1. CALL FL FLAN (×LD1 , ×LD, YLD, YYLD, LMAM, ML NL YAND) D0 3〇. 下~;1 , M[L IP=工 IW ÷-I W-1 D。 30 D0 OJ 下W w;1 下刃, NL十l I I 1W-1 w-1 ・ jP=J ‐ IF ( P) 26 1 6 IP-J ,28 ,2 ‐ 26 W 6 rRITE ( WR .▽瑳J斬り ,27) IP,JP YAND ( ‘ ’ ‘ ’ 27 FORMAT ( IH0 16) . ,31×, M =,12 ,5×, N=,12 ,5×, D23 GO T0 30 ‐ 28 W rRITE ( 6 工▽,J WR 下 面 7 ) XLD1 ) ,29 ,IP,Jp, YAND ( ‘AT X=’ D157 5× ‘M =’ 12 5X ‘N ’ 12 5X D2316) 29 FORMAT ( IH0 5 X , ., , , , , , , , 〒, , , 20 30 CONTINUE RETURN 21 END C SUBROUTINE NEAR 1 SUBROUT工NE NEARD (×NR1 , ×NR, YNR, LNX) 2 DOUBLE PREC工SION XNR1 10 10 ), YNR (10 ), ABX ( ), PA, PB, PAB , ×NR ( 3 DO IOI=1 , LNX 4 ABX ( 1 )=DABS (×NRI-×NR Q ) ) 5 CONT工NUE 6 1O DO 13J=1 , LNX-I 7 DO 12 K =J+1 , LNX 8 IF (ABX ( 1 J )-ABX (K))12 9 ,12 ,1 1I PAB=ABX ( j ). 8 9 10 1I 12 13 14 15 16 17 11 89. LAND I LAND 2 LAN 4 LAND 4 LAND 5 LAND 6 LAND 7 LAND 8 LAN 18 LAND IO LAN 25 LAN 26 LAN 27 LAN 28 LAN 29 LAND 30 LAND 31 LAND 32 LAND 15 LAND 16 LAN 31 ‐ LAN 32 LAN 33. ABX ( J )=ABX (K) ABX (K)=PAB. PA=XNR ( J ) ×NR ( J )=×NR (K) ×NR (K)=PA. PB=YNR ( j ) YNR ( J )=YNR (K). YNR (K)=PB 12 CONT工NUE 13 CONTINUE 6 WrRITE ( ) XNR1 ,1 , (×NR(D,1=1 , LNX). Wた R工TE ( 6 ) (YNR (D,1=1 ,LN×) ,2. ‘ ’ ‘ I FORMAT (IH0 3X,‘×=’ 7 7) , . ,5X, FROM X=, D15 , FARTHER / ,1OD15 HY D 2 X 5 D 2 1 6 6 X 2 1 6 2 FORMAT (IH0 3 3 5 3 = / ) . , , , , , RETURN END. NRD I NRD 2 NR 3 NRD 4 NR 41 NR 5 NR 6 NR 7 NR 8 NR 9 NR IO NR II NR 12 NR 13 NR 14 NR 15 NR 16 NR 17 NR 18 NRD I9 NRI ) 2〇 NRD 21 NR工 ) 22 NR I9 NR 20. 附録2 サ ブルーチン FLAN と 関 数 サ ブ プロ グラ ム FLAND C 1 2 C 3 4. SUBROUTINE FLAN ‐ SU BROUTINE FLAN (XN1 , ×ND, YND, YYND, LNAX, MN, NN, YLAND) DOUBLE PRECISION ×N1 10 10 10 10) 1 0 ) YND ( ), Z ( ), YYND ( ) , YFD ( , ×ND ( , ‐ Z, LAND 10 0) FLAND I O O 1 ×J XE, F X工 I0 I0 I j 十D ( ), YLAND ( ,1 ,1O , Y1 , YJ , 1 , Z1 ,X , ×E ,× , FUNCT工ON XE=XNI DO IOIL=1 , LNAX DO IO JL=1 , LNAX O D ( IL、]L)=0 .. (22). FAN FAN FAN FAN FAN FAN FAN FAN. I 2 3 4 5 6 7 8.

(10) . 第2 2巻 第1号. 北海道教育大学紀要 (第 1 1 部 A). 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32. 10 CONTINUE D0 60 MA=1 LNAX , NI I= MA-1 工F QV I I 1 1 6 ) 7 , ,17 , 16 M [ B=MA GO T○ 18 17 M[B=NI 工 GO T0 19 18 D0 20 KO= MB LNAX , Z (KO)=D (MB KO , ) . YND (KO )=YYND (KO ) D (MB, KO)=YYND (KO) 20 CONTINUE GO T0 22 19 D0 21 KI=M[ B, LNAX Z (K1 B, K1 )二D (M[ ) YND (KI 0 )=0 . 2I CONT工NUE 22 D0 501=M[ B, LNAX-1 ×1=XND ( 工 ) YI=YND ( 工 ) ZI=Z ( 1 ) NI=1+1 D0 30 1=N1 , LNAX XI=XND ( J ) YI=YND ( J ). 34. YFD ( J )=FLAND (Y1, YJ, Z工,ZJ, ×1, ×j, XE, MI) - , ,3 28 YLAND (MA, NI )=YFD (N工 ) 30 CONTINUE D0 40 L=1+1 、 LNAX. 33 36 37 38. 39 4 0 41 42 43 44 45 46 47 48 49. ,. 6年9月 昭和4 FAN FAN FAN FAN FAN. ZJ=Z ( J ). YND (L)=YFD (L) Z (L)=D ( 1+1 ,L). D ( 1+1 , L)=YFD (L) 40 CONTINUE 50 CONTINUE 60 CONT工NUE D0 61 LL=1 , LNAX YND (LL)=YYND (LL) 61 CONTINUE ・RETURN END C FUNCTION SUB FLAND. I DOUBLE PRECISION FUNCTION FLAND (Y1 Y2 Z1 Z2 ×1 ×2 ×0 MF) , , , , , , , 2 DOUBLE PREC工SION Y1 Y2 Z1 Z2 X1 X2 XO , , , , , ,. 9 IO II III I12 FAN I13 FAN I14 FAN I15 FAN 12 FAN 13 FAN 14 FAN 15 FAN 16 FAN 161 FAN 17 FAN 171 FAN 18 FAN I9 FAN 20 FAN 21 FAN 22 FAN 23 FAN 24 FAN 25 FAN 26 FAN 27 FAN 28 FAN 29 FAN 30 FAN 33 FAN 34 FAN 35 FAN 36 FAN 37 FAN 38 FAN 39 FAN 40 FAN 41 FAN 42 ‐43 FAN FAN 44 FAN 45 FAN 46. 3 FLAND=(Y1美(X2-xo )-Y2美(x1一XO ))”X2ーX1 )十DFLOAT (MF)※( (Z2ーZ1 / ) (X2ーX1 ) ) 4 RETURN 5 END. .. 附録3 計算結果例 exp( 007 ) %=1 尤 ,. AT X=0 1007000D OI .. AT X=0 1007000D OI ,. M =O M =O M =O M =O M =O M =O M =O M =I M =I M =I M =I M =I. N=0 N=1 N=2 N=3 N=4 N=5 N=6 N=1 N=2 N=3 N=4 N=5. (23). 0 2734640579759266D OI , 0 2737377921525713D OI . 2737376554240189D OI 0 . 2737376552871539D OI 0 . 0 37376552872564D OI ,宏ァ 0 2737376552872565D OI , 0 2737376552872565D OI . 0 2737377009090266D OI . 0 2737377009090266D OI . 0 2737376552872360D OI , 0 2737376552872360D OI . 0 2737376552872565D O1 ,. FC 1 FC 2 FC 3 FC 4 FC 5.

(11) . VOI .22 .I , No. ion l I A) i i t t Journalof Hokkaido Uni t on (Sec s ver y of Educa 0 2737376552872565D OI N =6 M =I . N =2 0 2734641464129820D OI M =2 . N =3 0 2737378834002260D OI M =2 . N ;4 Qzア 37376555151454D O. M ;2 N =5 0 2737376552870313D OI M =2 . 2737376552872260D OI N=6 0 M =2 . 2737377921784618D OI N=3 0 AT X=0 M =3 1007000D OI , , 0 2737377921704170D OI M =3 N =4 . N=5 2737376553147894D OI 0 M =3 . N =6 0 2737376553009729D OI M =3 . 2734642598816889D OI N 4 0 M T X=0 0 0 0 0 D O = AT 1 7 0 I =4 . , 2737379868930199D OI N =5 0 M =4 . 2737376868477845D OI N=6 0 M =4 . 2737194833905809D OI N =5 0 M =5 AT X=0 1007000D OI . . 0 2737261512671196D OI N=6 M =5 . 0 2545619700081909D OI N=6 M =6 AT X=0.1007000D OI . 2737377D OI N コ7 ANSWER O M =O . 2737377D OI N =6 ANSWER O M =I . O 2737377D OI N =5 ANS M =2 →WER . O 2737377D OI N=4 ANSWER M =3 . O 2737377D OI N =3 ANSWrER M =4 . ANS一WER 0 2737262D OI N =2 M =5 , ANSWrER O 2545620D O1 M =6 N=I . AT T X =0 1007000D OI ,. (註) M は微分の階数, ANSWER の前の N は反復した回数 005 附 録 4.計算例 exp(-尤) %=2 .. N =0 0 1347950222511185D OO M =O . N =1 0 1346603636660363D OO M =O . 0 1346602962702368D OO M =O N=2 . 0 1346602963375657D OO M =O N=3 . N =4 1346602963376162D OO M =O 0 . N ;5 0 1346602963376162D OO M =O . 1346602963376162D OO N =6 0 M =O . N=1 1346603187804222D OO M =I AT X=0 -0 2005000D OI . , 1346603187804221D OO N =2 M =I -0 . 1346602963376061D OO N =3 M =I -0 . 1346602963376061D OO N =4 M =I -0 . 1346602963376162D OO N =5 M =I -0 . 1346602963376163D OO N=6 M =I ー0 . 0 1347950698610712D OO M =2 N=2 AT X=0 2005000D OI . , 0 1346604085556498D OO N =3 M =2 . N=4 0 1346602962252344D OO M =2 . 1346602963374617D OO N =5 0 M =2 . 1346602963375698D OO N =6 0 M =2 . 1346603636340718D OO N =3 M =3 AT X=0 2005000D OI -0 . , 1346603636471771D OO N =4 M =3 ー0 . 1346602962845976D OO N =5 ー0 M =3 . 1346602962575026D O0 N =6 M =3 -0 . 0 1347951576125490D OO N=4 M =4 AT X=0 2005000D OI . . 1346604763397667D OO 0 N=5 M =4 . N =6 0 1346602875189427D OO M =4 . N =5 1346942110590016D OO AT X=0 M =5 2005000D OI -0 , , 1347026339206874D OO N =6 M =5 ー0 . N =6 M =6 0 1602179338948377D OO 2005000D OI AT X=0 . , ANSW′ER N =7 M =O O 1346603D OO . ANS N=6 M =I 1346603D OO 「WER -0 . ANSWrER 1346603D OO N =5 M =2 O . 1346603D OO M =3 ANSWrER -0 N=4 . M =4 N =3 1346603D OO ANSWrER O . M =5 N =2 ANS 1347026D OO 「WER -0 . ANSWrER M =6 ・N =I O 1602179D O0 . AT X=0 2005000D OI .. (註) M は微分の階数, ANSWER の前の N は反復した回数 (24). Sep t ember l971.

(12) . 第22巻 第1号. 北海道教育大学紀要 (第1 1 部 A) in(%) 寛=0 5050 附録5 計算例 s .. AT X=0 5050000D OO .. M =o M =O M =O M =O M =O M =O M =O AT X=0 5050000D OO M =I , M =I M =1 M =I M =I M =I AT X=0 5050000D OO M =2 , M =2 M =2 M =2 M =2 AT X=0 5050000D OO M =3 , M =3 M =3 M =3 AT X=0 5050000D OO M =4 , M =4 M =4 AT X=0 5050000D OO M =5 , M =5 AT X=0 5050000D OO M =6 , M =O N =7 ANS 、WER M =I N=6 ANS→WER M =2 N=5 ANS WER M =3 N =4 ANS 「WER M ;4 N =3 ANS 、WER M =5 N =2 ANSWrER M ご6 N =I ANS 一WER. N =o o 4829320181416630D OO , N =1 0 4838071942461247D OO , N =2 4838074357130341D OO 0 , N =3 0 4838074361506216D OO , N =4 0 4838074361508027D OO . N=5 0 4838074361508031D OO . N=6 4838074361508031D OO 0 . N =1 0 8751743308701783D OO . N =2 0 8751743308701782D OO . 0 8751744767331090D OO ・ N =3 , N =4 0 8751744767331093D OO , N=5 0 8751744767331749D OO , N =6 0 8751744767331750D OO , N =2 4829318615142848D OO -0 , N =3 4838070329781904D OO ー0 , N =4 4838074354210682D OO -0 . N=5 4838074361503917D OO -0 . N =6 4838074361507737D OO -0 , N=3 8751740373686324D OO -0 . N =4 8751740391442200D OO -0 . N =5 8751744767692339D OO -0 . N =6 8751744767819530D OO ー0 , N =4 0 4829316639663915D O O . N =5 0 4838068534602622D OO . N =6 0 4838074663418261D OO . N =5 0 8752035837979644D OO , N=6 0 8752065951837949D OO . N=6 5173008231632345D OO ー0 . O 4838074D OO . 0 8751745D OO , 4838074D OO -0 , 8751745D OO -0 . 0 38075D OO ,髪3 8752066D OO O . 5173008D O0 -0 .. (註) M は微分の階数, ANSER の前の N は反復の回数 l 関数 J 附録6 計算例 Be 0 3 s s e o彰) %=25 .. AT X=0 2503000D 02 .. AT X=0 2503000D 02 .. AT X≠0 2503000D 02 ,. AT X=0 2503000D 02 .. AT X=0,2503000D 02. M =O M =O M =O M =O M =O M =O M =O M =I M =I M =I M =I M =I M =I M =2 M =2 M =2 M =2 M =2 M =3 M =3 M =3 M =3 M =4 M =4. N =O N =1 N=2 N =3 N=4 N=5 N=6 N =1 N=2 N =3 N =4 ‐=5 N N=6 N =2 N =3 N=4 N=5 N =6 N=3 N=4 N=5 N=6 N =4 N =5. (25). 0 9998119870772366D-01 . 0 9998119870772366D一01 , 0 9998119870772366D一01 , 0 9998119870772366D-01 . 0 9998119870772366D-01 , 0 9998119870772366D一01 . 0 9998119870772366D-01 , 0 1217315142725296D OO , 0 1222558248714860D OO , O 1222577984735266D OO . 0 1222577893716638D OO , 0 1222577894091365D OO , O 1222577894093247D O0 . 1048647199678098D OO 一0 , 1048647387895815D OO -0 , 1048656488899293D OO -0 . 1048656488902867D OO -0 . 1048656489028355D O0 -0 , 1184163483672510D闘00 一0 , 1178702225356815D OO -0 . 1178730329982197D OO -0 . 1178730471133478D OO -0 , 1092226664054552D OO -0 , 1092226771265209D OO -0 .. 6年9月! 昭和4.

(13) . VO I .22 .I , No. I A) i i t i on l ido Uni t on (Sec vers Journalof Hokka y of Educat N=6 ‐01092245592381578D 1124187159729874D 0 N=5 . 1129833203806800D N=6 ー0 M =5 . 0 1129236821684604D N=6 M= 6 =6 O 2503000D 0 2 AT X=0 . . 9998120D-0I O ANSWrER N =7 M =O . O 1222578D OO ANS 「WER N =6 M =I . 1048656D OO ANSVV た ER ER N =5 -0 M =2 . 1178730D OO ANSWER ・一0 N =4 M =3 . 1092246D OO -0 ANS 「WER N =3 M =4 . 1129833D OO -0 ANSW←ER N =2 M =5 . 1129237D O0 O ANSWER N=I M =6 . 2503000D 0 O 2 AT X=0 .. M =4. M =5 M= 5. (註) M は微分の階数, ANSER の前の N は反復の回数. (26). Sept ember l971 OO OO OO OO.

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