Geschreven door studenten die geslaagd zijn Direct beschikbaar na je betaling Online lezen of als PDF Verkeerd document? Gratis ruilen 4,6 TrustPilot
logo-home
Tentamen (uitwerkingen)

APM3711 Assignment 2 Solutions Due 12 June 2026 |Numerical Methods II|

Beoordeling
-
Verkocht
-
Pagina's
17
Cijfer
A+
Geüpload op
10-05-2026
Geschreven in
2025/2026

Comprehensive Study Material; Expert Verified & Exam-Ready This assignment package has been carefully developed to support serious academic preparation. Each solution is thoroughly researched, clearly explained, and backed by credible references giving you not just the answers, but a genuine understanding of the underlying concepts. The material is structured for clarity, making even complex topics approachable without sacrificing depth or accuracy. Whether you're consolidating your knowledge or preparing under time pressure, these resources are designed to help you walk into any exam with confidence.

Meer zien Lees minder
Instelling
Vak

Voorbeeld van de inhoud

UNIVERSITY OF SOUTH AFRICA
Department of Mathematical Sciences


⋄ ⋄ ⋄ ⋄ ⋄ ⋄ ⋄ ⋄ ⋄⋄

APM3711: Numerical Meth-
ods for Differential Equations
Assignment 02 — Semester 1, 2026

⋄ ⋄ ⋄ ⋄ ⋄ ⋄ ⋄ ⋄ ⋄⋄




APM3711
Module Code:
Numerical Methods for Differential Equa-
Module Name:
tions
02
Assignment Number:
12 June 2026
Due Date:
50
Total Marks:




Submitted in partial fulfilment of the requirements for APM3711 — UNISA 2026

,UNISA | APM3711 Assignment 02



Question 1: Chebyshev Polynomial Approximation [10 marks]


1(a) Express the degree-2 truncated power series in terms of Chebyshev polynomi-
als T0 (x), T1 (x), T2 (x) [6
marks]


Question: The function
f (x) = (1 + x)1/2

has the power series expansion
x x2 x3
1+ − + + ···
2 8 16

Express this polynomial up to x2 in terms of Chebyshev polynomials T0 (x), T1 (x), T2 (x).


Solution:

The truncated power series up to degree 2 is:

x x2
P (x) = 1 + −
2 8


The standard Chebyshev polynomials are:


T0 (x) = 1, T1 (x) = x, T2 (x) = 2x2 − 1



Step 1: Express x2 in terms of T2 (x).

Starting from T2 (x) = 2x2 − 1, make x2 the subject:


2x2 = T2 (x) + 1

T2 (x) + 1
x2 =
2

Step 2: Substitute into P (x).

Note that x = T1 (x). Substituting:
 
1 1 T2 (x) + 1
P (x) = 1 + T1 (x) −
2 8 2



Page 2 of 17

,UNISA | APM3711 Assignment 02


Step 3: Expand the bracket.


1 T2 (x) 1
P (x) = 1 + T1 (x) − −
2 16 16

Step 4: Collect the constant terms.


 
1 1 1
P (x) = 1− + T1 (x) − T2 (x)
16 2 16
15 1 1
P (x) = + T1 (x) − T2 (x)
16 2 16

Step 5: Replace the constant using T0 (x) = 1.


15 1 1
P (x) = T0 (x) + T1 (x) − T2 (x)
16 2 16


1(b) Compare the maximum errors of the two approximations on [−1, 1] [4 marks]


Question: Compare the maximum error on the interval [−1, 1] of the truncated power series
(degree 2) and the corresponding Chebyshev approximation.


Solution:


Error of the truncated power series P2 (x)


The truncated power series retains terms up to x2 :

x x2
P2 (x) = 1 + −
2 8


x3
The first neglected term is . On the interval [−1, 1], the maximum of |x3 | is 1, attained at
16
x = ±1. Therefore:
x3 1
EP = max = = 0.0625
x∈[−1,1] 16 16




Page 3 of 17

,UNISA | APM3711 Assignment 02



Error of the Chebyshev approximation


From part (a), the Chebyshev expansion is:

15 1 1
P (x) = T0 (x) + T1 (x) − T2 (x)
16 2 16


The Chebyshev economization truncates by discarding the highest-degree Chebyshev term.
1
The coefficient of T2 (x) is − .
16
Since |Tn (x)| ≤ 1 for all x ∈ [−1, 1], the maximum error introduced by discarding T2 (x) is
bounded by the magnitude of its coefficient:

1 1
EC = − = = 0.0625
16 16


Key Distinction
Comparison: Both approximations yield the same maximum error of 0.0625 on
[−1, 1]. This occurs because for a degree-2 truncation, the Chebyshev economization
produces the same bound as the direct power series truncation. The advantage of
Chebyshev economization becomes more pronounced when reducing from higher-degree
polynomials, where the minimax property of Chebyshev polynomials gives a uniformly
smaller error than naive truncation.




EP = 0.0625 EC = 0.0625


Both approximations have the same maximum error on [−1, 1].




Page 4 of 17

, UNISA | APM3711 Assignment 02



Question 2: Eigenvalues, Eigenvectors, and Diagonalizability [12 marks]

Consider the matrices:    
2 1 3 0
A1 =  , A2 =  
1 2 0 1



2(a) Determine the eigenvalues by solving the characteristic equation [4 marks]


Question: Determine the eigenvalues of each matrix by solving the characteristic equation.


Solution:


Eigenvalues of A1


Form the characteristic matrix A1 − λI:
 
2−λ 1
A1 − λI =  
1 2−λ


Set the determinant equal to zero:


det(A1 − λI) = (2 − λ)(2 − λ) − (1)(1) = 0


(2 − λ)2 − 1 = 0

4 − 4λ + λ2 − 1 = 0

λ2 − 4λ + 3 = 0


Factorising:
(λ − 3)(λ − 1) = 0




λ1 = 3, λ2 = 1




Page 5 of 17

Gekoppeld boek

Geschreven voor

Instelling
Vak

Documentinformatie

Geüpload op
10 mei 2026
Aantal pagina's
17
Geschreven in
2025/2026
Type
Tentamen (uitwerkingen)
Bevat
Vragen en antwoorden

Onderwerpen

$3.51
Krijg toegang tot het volledige document:

Verkeerd document? Gratis ruilen Binnen 14 dagen na aankoop en voor het downloaden kun je een ander document kiezen. Je kunt het bedrag gewoon opnieuw besteden.
Geschreven door studenten die geslaagd zijn
Direct beschikbaar na je betaling
Online lezen of als PDF

Maak kennis met de verkoper

Seller avatar
De reputatie van een verkoper is gebaseerd op het aantal documenten dat iemand tegen betaling verkocht heeft en de beoordelingen die voor die items ontvangen zijn. Er zijn drie niveau’s te onderscheiden: brons, zilver en goud. Hoe beter de reputatie, hoe meer de kwaliteit van zijn of haar werk te vertrouwen is.
BeeNotes teachmetutor
Volgen Je moet ingelogd zijn om studenten of vakken te kunnen volgen
Verkocht
313
Lid sinds
11 maanden
Aantal volgers
0
Documenten
861
Laatst verkocht
6 dagen geleden
BeeNotes

BeeNotes: Buzzing Brilliance for Your Studies Discover BeeNotes, where hard-working lecture notes fuel your academic success. Our clear, concise study materials simplify complex topics and help you ace exams. Join the hive and unlock your potential with BeeNotes today!

4.1

39 beoordelingen

5
23
4
4
3
8
2
1
1
3

Recent door jou bekeken

Waarom studenten kiezen voor Stuvia

Gemaakt door medestudenten, geverifieerd door reviews

Kwaliteit die je kunt vertrouwen: geschreven door studenten die slaagden en beoordeeld door anderen die dit document gebruikten.

Niet tevreden? Kies een ander document

Geen zorgen! Je kunt voor hetzelfde geld direct een ander document kiezen dat beter past bij wat je zoekt.

Betaal zoals je wilt, start meteen met leren

Geen abonnement, geen verplichtingen. Betaal zoals je gewend bent via iDeal of creditcard en download je PDF-document meteen.

Student with book image

“Gekocht, gedownload en geslaagd. Zo makkelijk kan het dus zijn.”

Alisha Student

Bezig met je bronvermelding?

Maak nauwkeurige citaten in APA, MLA en Harvard met onze gratis bronnengenerator.

Bezig met je bronvermelding?

Veelgestelde vragen