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न्यूटन के अग्र अंतर्वेशन सूत्र का उपयोग करते हुए सामान्य संकेतों में (dy)/(dx) x=x0 का लगभग मान है -

Mathematics

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Step-by-step solution

5 steps
  1. न्यूटन के अग्र अंतर्वेशन सूत्र (Newton's forward interpolation formula) को लिखें।

    न्यूटन का अग्र अंतर्वेशन सूत्र है:

    y(x)=y0+uΔy0+u(u−1)2!Δ2y0+u(u−1)(u−2)3!Δ3y0+u(u−1)(u−2)(u−3)4!Δ4y0+…y(x) = y_0 + u \Delta y_0 + \frac{u(u-1)}{2!} \Delta^2 y_0 + \frac{u(u-1)(u-2)}{3!} \Delta^3 y_0 + \frac{u(u-1)(u-2)(u-3)}{4!} \Delta^4 y_0 + \dots

    जहाँ u=x−x0hu = \frac{x-x_0}{h}।

  2. dydx\frac{dy}{dx} ज्ञात करने के लिए श्रृंखला नियम (chain rule) का उपयोग करें।

    हमें dydx\frac{dy}{dx} ज्ञात करना है। हम इसे इस प्रकार लिख सकते हैं:

    dydx=dydu⋅dudx\frac{dy}{dx} = \frac{dy}{du} \cdot \frac{du}{dx}

    u=x−x0hu = \frac{x-x_0}{h} से, हम dudx\frac{du}{dx} ज्ञात कर सकते हैं:

    dudx=ddx(x−x0h)=1h\frac{du}{dx} = \frac{d}{dx}\left(\frac{x-x_0}{h}\right) = \frac{1}{h}
  3. yy का uu के सापेक्ष अवकलन करें (dydu\frac{dy}{du})।

    dydu=ddu[y0+uΔy0+u2−u2Δ2y0+u3−3u2+2u6Δ3y0+u4−6u3+11u2−6u24Δ4y0+… ]\frac{dy}{du} = \frac{d}{du} \left[ y_0 + u \Delta y_0 + \frac{u^2-u}{2} \Delta^2 y_0 + \frac{u^3-3u^2+2u}{6} \Delta^3 y_0 + \frac{u^4-6u^3+11u^2-6u}{24} \Delta^4 y_0 + \dots \right]

    प्रत्येक पद का अवकलन करने पर:

    dydu=0+Δy0+2u−12Δ2y0+3u2−6u+26Δ3y0+4u3−18u2+22u−624Δ4y0+…\frac{dy}{du} = 0 + \Delta y_0 + \frac{2u-1}{2} \Delta^2 y_0 + \frac{3u^2-6u+2}{6} \Delta^3 y_0 + \frac{4u^3-18u^2+22u-6}{24} \Delta^4 y_0 + \dots
  4. x=x0x=x_0 पर dydu\frac{dy}{du} का मान ज्ञात करें।

    जब x=x0x=x_0 होता है, तो u=x0−x0h=0u = \frac{x_0-x_0}{h} = 0 होता है।
    u=0u=0 को dydu\frac{dy}{du} के व्यंजक में प्रतिस्थापित करने पर:

    (dydu)u=0=Δy0+2(0)−12Δ2y0+3(0)2−6(0)+26Δ3y0+4(0)3−18(0)2+22(0)−624Δ4y0+…\left(\frac{dy}{du}\right)_{u=0} = \Delta y_0 + \frac{2(0)-1}{2} \Delta^2 y_0 + \frac{3(0)^2-6(0)+2}{6} \Delta^3 y_0 + \frac{4(0)^3-18(0)^2+22(0)-6}{24} \Delta^4 y_0 + \dots (dydu)u=0=Δy0−12Δ2y0+26Δ3y0−624Δ4y0+…\left(\frac{dy}{du}\right)_{u=0} = \Delta y_0 - \frac{1}{2} \Delta^2 y_0 + \frac{2}{6} \Delta^3 y_0 - \frac{6}{24} \Delta^4 y_0 + \dots (dydu)u=0=Δy0−12Δ2y0+13Δ3y0−14Δ4y0+…\left(\frac{dy}{du}\right)_{u=0} = \Delta y_0 - \frac{1}{2} \Delta^2 y_0 + \frac{1}{3} \Delta^3 y_0 - \frac{1}{4} \Delta^4 y_0 + \dots
  5. (dydx)x=x0\left(\frac{dy}{dx}\right)_{x=x_0} का अंतिम मान ज्ञात करें।

    अब dudx=1h\frac{du}{dx} = \frac{1}{h} से गुणा करें:

    (dydx)x=x0=1h[Δy0−12Δ2y0+13Δ3y0−14Δ4y0+… ]\left(\frac{dy}{dx}\right)_{x=x_0} = \frac{1}{h} \left[ \Delta y_0 - \frac{1}{2} \Delta^2 y_0 + \frac{1}{3} \Delta^3 y_0 - \frac{1}{4} \Delta^4 y_0 + \dots \right]

    यह विकल्प (4) से मेल खाता है।

    The final answer is (4) 1h[Δy0−12Δ2y0+13Δ3y0−14Δ4y0+… ]\boxed{\text{(4) } \frac{1}{h} \left[ \Delta y_0 - \frac{1}{2} \Delta^2 y_0 + \frac{1}{3} \Delta^3 y_0 - \frac{1}{4} \Delta^4 y_0 + \dots \right]}.

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