5.6 Diferenciación numérica – Tablas con diferencias divididas

Diferencias Divididas [ hacia adelante ] [ centradas ] [hacia atrás] ..


Referencia: Chapra Fig.23.1 p669, Burden 4.1 p167, Rodríguez 8.2,3,4,6 p324

Diferencias divididas hacia adelante

Primera derivada

f(xi)=f(xi+1)f(xi)h+O(h) f'(x_i) = \frac{f(x_{i+1})-f(x_i)}{h} + O(h) f(xi)=f(xi+2)+4f(xi+1)3f(xi)2h+O(h2) f'(x_i) = \frac{-f(x_{i+2})+4f(x_{i+1})-3f(x_i)}{2h} + O(h^2)

Segunda derivada

f(xi)=f(xi+2)2f(xi+1)+f(xi)h2+O(h) f''(x_i) = \frac{f(x_{i+2})-2f(x_{i+1})+f(x_i)}{h^2} + O(h) f(xi)=f(xi+3)+4f(xi+2)5f(xi+1)+2f(xi)h2 f''(x_i) = \frac{-f(x_{i+3})+4f(x_{i+2})-5f(x_{i+1})+2f(x_i)}{h^2} +O(h2) + O(h^2)

Tercera derivada

f(xi)=f(xi+3)3f(xi+2)+3f(xi+1)f(xi)h3 f'''(x_i) = \frac{f(x_{i+3})-3f(x_{i+2})+3f(x_{i+1})-f(x_i)}{h^3} +O(h) + O(h) f(xi)=3f(xi+4)+14f(xi+3)24f(xi+2)+18f(xi+1)5f(xi)2h3 f'''(x_i) = \frac{-3f(x_{i+4})+14f(x_{i+3})-24f(x_{i+2})+18f(x_{i+1})-5f(x_i)}{2h^3} +O(h2) + O(h^2)

Cuarta derivada

f(xi)=f(xi+4)4f(xi+3)+6f(xi+2)4f(xi+1)+f(xi)h3 f''''(x_i) = \frac{f(x_{i+4})-4f(x_{i+3})+6f(x_{i+2})-4f(x_{i+1})+f(x_i)}{h^3} +O(h) + O(h)

Diferencias Divididas [ hacia adelante ] [ centradas ] [hacia atrás]

..


Diferencias divididas centradas

Primera derivada

f(xi)=f(xi+1)f(xi1)2h+O(h2) f'(x_i) = \frac{f(x_{i+1})-f(x_{i-1})}{2h} + O(h^2) f(xi)=f(xi+2)+8f(xi+1)8f(xi1)+f(xi2)12h f'(x_i) = \frac{-f(x_{i+2})+8f(x_{i+1})-8f(x_{i-1}) +f(x_{i-2})}{12h} +O(h4) + O(h^4)

Segunda derivada

f(xi)=f(xi+1)2f(xi)+f(xi1)h2+O(h2) f''(x_i) = \frac{f(x_{i+1})-2f(x_{i})+f(x_{i-1})}{h^2} + O(h^2) f(xi)=f(xi+2)+16f(xi+1)30f(xi)+16f(xi1)f(xi2)12h2 f''(x_i) = \frac{-f(x_{i+2})+16f(x_{i+1})-30f(x_{i})+16f(x_{i-1})-f(x_{i-2})}{12h^2} +O(h4) + O(h^4)

Tercera derivada

f(xi)=f(xi+2)2f(xi+1)+2f(xi1)f(xi2)2h3 f'''(x_i) = \frac{f(x_{i+2})-2f(x_{i+1})+2f(x_{i-1})-f(x_{i-2})}{2h^3} +O(h2) + O(h^2) f(xi)=f(xi+3)+8f(xi+2)13f(xi+1)+13f(xi1)8f(xi2)+f(xi3)8h3 f'''(x_i) = \frac{-f(x_{i+3})+8f(x_{i+2})-13f(x_{i+1})+13f(x_{i-1})-8f(x_{i-2})+f(x_{i-3})}{8h^3} +O(h4) + O(h^4)

Diferencias Divididas [ hacia adelante ] [ centradas ] [hacia atrás]

..


Diferencias divididas hacia atrás

Primera derivada

f(xi)=f(xi)f(xi1)h+O(h) f'(x_i) = \frac{f(x_{i})-f(x_{i-1})}{h} + O(h) f(xi)=3f(xi)4f(xi1)+f(xi2)2h f'(x_i) = \frac{3f(x_{i})-4f(x_{i-1})+f(x_{i-2})}{2h} +O(h2) + O(h^2)

Segunda derivada

f(xi)=f(xi)2f(xi1)+f(xi2)h2+O(h) f''(x_i) = \frac{f(x_{i})-2f(x_{i-1})+f(x_{i-2})}{h^2} + O(h) f(xi)=2f(xi)5f(xi1)+4f(xi2)f(xi3)h2 f''(x_i) = \frac{2f(x_{i})-5f(x_{i-1})+4f(x_{i-2})-f(x_{i-3})}{h^2} +O(h2) + O(h^2)

Tercera derivada

f(xi)=f(xi)3f(xi1)+3f(xi2)f(xi3)h3+O(h) f'''(x_i) = \frac{f(x_{i})-3f(x_{i-1})+3f(x_{i-2})-f(x_{i-3})}{h^3} + O(h) f(xi)=5f(xi)18f(xi1)+24f(xi2)14f(xi3)+3f(xi4)2h3 f'''(x_i) = \frac{5f(x_{i})-18f(x_{i-1})+24f(x_{i-2})-14f(x_{i-3})+3f(x_{i-4})}{2h^3} +O(h2) + O(h^2)

Diferencias Divididas [ hacia adelante ] [ centradas ] [hacia atrás]