Newton迭代法数值分析实验报告

Newton迭代法数值分析实验报告
Newton迭代法数值分析实验报告

数值分析实验报告

x=0.5;

y=x-exp(-x);

z=x-y/(1+exp(-x));

k=1;

while abs(z-x)>=1.0e-8 k=k+1;

x=z;

y=x-exp(-x);

z=x-y/(1+exp(-x));

end

k

如图所示

结果为下图

2、用Newton 切线法求方程310x x --=在1.5附近的一个根.

主要代码:

clear;

x=1.5;

y=x^3-x-1;

z=x-y/(3*x^2-1);

k=1;

while abs(z-x)>=1.0e-8

k=k+1;

x=z;

y=x^3-x-1;

z=x-y/(3*x^2-1);

end

k

z

如图所示

结果为下图

3、用Newton 切线法计算3k =,4k =时,方程2(2)(3)0k x x --=在1.3附近的根(2)以

及2.5附近的根(3)

K=3时在1.3附近的根主要代码:

clear;

x=1.3;

y=(x-sqrt(2))^3*(x^2-3);

m=3*(x^2 - 3)*(x - 2^(1/2))^2 + 2*x*(x - 2^(1/2))^3; z=x-y/m;

k=1;

while abs(z-x)>=1.0e-8

k=k+1;

x=z;

y=(x-sqrt(2))^3*(x^2-3);

m=3*(x^2 - 3)*(x - 2^(1/2))^2 + 2*x*(x - 2^(1/2))^3;z=x-y/m;

end

k

结果为下图

数值分析实验报告包括程序截图

计算机与信息工程学院数值分析实验报告 计科专业2013级2班 姓名:_________学号:________ 注:实验平台为VS2013 实验一:Lagrange 插值法 一、 实验目的 (1)通过实验掌握Lagrange 插值法; (2)学会用编程语言求解具体插值问题。 二、 实验题目: 按Lagrange 插值算法编程求出f(0.596)的近似值; 三、实验原理 若给定两个插值点),(),,(1100y x y x ,其中10x x ≠,在公式中取1=n ,则L a g r a n g e 插 值多项式为: )()()()() ()(00 101001011010 1x x x x y y y x x x x y x x x x y x p ---+=--+--= 是经过),(),,(1100y x y x 的一条直线,故此法称为线性插值法。 若函数给定三个插值点 2,1,0),,(=i y x i i ,,其中i x 互不相等,在公式中取1=n ,则Lagrange 插值多项式为: ) )(())(())(())(())(() )(()(120210221012012010210 2x x x x x x x x y x x x x x x x x y x x x x x x x x y x p ----+----+----= 这种插值法称为二次插值或抛物插值。

四、实验内容与步骤 五、实验程序 六、实验结果及其分析

教师评语: 实验成绩:_____ 计算机与信息工程学院数值分析实验报告 实验二:最小二乘法 一、 实验目的 (1)掌握最小二乘法的基本思路和拟合步骤; (2)培养编程与上机调试能力。 二、 实验题目 三、 实验原理 已知数据对()(),1,2,,j j x y j n =,求多项式0()()m i i i p x a x m n ==<∑使得 2 0110(,, ,)n m i n i j j j i a a a a x y ==?? Φ=- ??? ∑∑为最小,这就是一个最小二乘问题。 四、实验内容与步骤 已知一组数据如下,求它的线性拟合曲线。

大学物理仿真实验报告牛顿环法测曲率半径

大学物理仿真实验报告-牛顿环法测曲率半径

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大学物理仿真实验报告 实验名称 牛顿环法测曲率半径 班级: 姓名: 学号: 日期:

牛顿环法测曲率半径 实验目的 1.学会用牛顿环测定透镜曲率半径。 2.正确使用读书显微镜,学习用逐差法处理数据。 实验原理 如下图所示,在平板玻璃面DCF上放一个曲率半径很大的平凸透镜ACB,C点为接触点,这样在ACB和DCF之间,形成一层厚度不均匀的空气薄膜,单色光从上方垂直入射到透镜上,透过透镜,近似垂直地入射于空气膜。分别从膜的上下表面反射的两条光线来自同一条入射光线,它们满足相干条件并在膜的上表面相遇而产生干涉,干涉后的强度由相遇的两条光线的光程差决定,由图可见,二者的光程差等于膜厚度e的两倍。此外,当光在空气膜的上表面反射时,是从光密媒质射向光疏媒质,反射光不发生相位突变,而在下表面反射时,则会发生相位突变,即在反射点处,反射光的相位与入射光的相位之间相差π,与之对应的光程差为λ/2 ,所以相干的两条光线还具有λ/2的附加光程差,总的光程差为 (1) 当?满足条件(2) 时,发生相长干涉,出现第K级亮纹,而当 (k = 0,1,2…) (3) 时,发生相消干涉,出现第k级暗纹。因为同一级条纹对应着相同的膜厚,所以干涉条纹是一组等厚度线。可以想见,干涉条纹是一组以C点为中心的同心圆,这就是所谓的牛顿环。 如图所示,设第k级条纹的半径为,对应的膜厚度为,则

(4) 在实验中,R的大小为几米到十几米,而的数量级为毫米,所以R>> ek,ek 2相对于2Re 是一个小量,可以忽略,所以上式可以简化为 k (5) 如果rk是第k级暗条纹的半径,由式(1)和(3)可得 (6) 代入式(5)得透镜曲率半径的计算公式 (7) 对给定的装置,R为常数,暗纹半径 (8) 和级数k的平方根成正比,即随着k的增大,条纹越来越细。 同理,如果r k是第k级明纹,则由式(1)和(2)得 (9) 代入式(5),可以算出 (10)

计算方法第二章方程求根上机报告

实验报告名称 班级:学号:姓名:成绩: 1实验目的 1)通过对二分法与牛顿迭代法作编程练习与上级运算,进一步体会二分法与牛顿迭代法的不同特点。 2)编写割线迭代法的程序,求非线性迭代法的解,并与牛顿迭代法。 2 实验内容 用牛顿法和割线法求下列方程的根 x^2-e^x=0; x*e^x-1=0; lgx+x-2=0; 3实验步骤 1)根据二分法和牛顿迭代法,割线法的算法编写相应的求根函数; 2)将题中所给参数带入二分法函数,确定大致区间; 3)用牛顿迭代法和割线法分别对方程进行求解; 3 程序设计 牛顿迭代法x0=1.0; N=100; k=0; eps=5e-6; delta=1e-6; while(1) x1=x0-fc1(x0)/fc2(x0); k=k+1; if k>N disp('Newmethod failed')

break end if(abs(x1-x0)=delta) c=x1; x1=cutnext(x0,x1); x0=c; %x0 x1μYí?μ?μ?x1 x2 è?è?±£′??úx0 x1 end k=k+1; if k>N disp('Cutline method failed') break; end if(abs(x1-x0)

数值分析实验报告

数值分析实验报告 姓名:周茹 学号: 912113850115 专业:数学与应用数学 指导老师:李建良

线性方程组的数值实验 一、课题名字:求解双对角线性方程组 二、问题描述 考虑一种特殊的对角线元素不为零的双对角线性方程组(以n=7为例) ?????????? ?????? ? ???? ?d a d a d a d a d a d a d 766 55 44 3 32 211??????????????????????x x x x x x x 7654321=?????????? ? ???????????b b b b b b b 7654321 写出一般的n (奇数)阶方程组程序(不要用消元法,因为不用它可以十分方便的解出这个方程组) 。 三、摘要 本文提出解三对角矩阵的一种十分简便的方法——追赶法,该算法适用于任意三对角方程组的求解。 四、引言 对于一般给定的d Ax =,我们可以用高斯消去法求解。但是高斯消去法过程复杂繁琐。对于特殊的三对角矩阵,如果A 是不可约的弱对角占优矩阵,可以将A 分解为UL ,再运用追赶法求解。

五、计算公式(数学模型) 对于形如????? ?? ????? ??? ?---b a c b a c b a c b n n n n n 111 2 2 2 11... ... ...的三对角矩阵UL A =,容易验证U 、L 具有如下形式: ??????? ????? ??? ?=u a u a u a u n n U ...... 3 3 22 1 , ?? ????? ? ?? ??????=1 (1) 1132 1l l l L 比较UL A =两边元素,可以得到 ? ?? ??-== = l a b u u c l b u i i i i i i 111 i=2, 3, ... ,n 考虑三对角线系数矩阵的线性方程组 f Ax = 这里()T n x x x x ... 2 1 = ,()T n f f f f ... 2 1 = 令y Lx =,则有 f Uy = 于是有 ()?????-== --u y a f y u f y i i i i i 1 1 11 1 * i=2, 3, ... ,n 再根据y Lx =可得到

数值分析实验报告1

实验一误差分析 实验1.1(病态问题) 实验目的:算法有“优”与“劣”之分,问题也有“好”与“坏”之别。对数值方法的研究而言,所谓坏问题就是问题本身对扰动敏感者,反之属于好问题。通过本实验可获得一个初步体会。 数值分析的大部分研究课题中,如线性代数方程组、矩阵特征值问题、非线性方程及方程组等都存在病态的问题。病态问题要通过研究和构造特殊的算法来解决,当然一般要付出一些代价(如耗用更多的机器时间、占用更多的存储空间等)。 问题提出:考虑一个高次的代数多项式 显然该多项式的全部根为1,2,…,20共计20个,且每个根都是单重的。现考虑该多项式的一个扰动 其中ε(1.1)和(1.221,,,a a 的输出b ”和“poly ε。 (1(2 (3)写成展 关于α solve 来提高解的精确度,这需要用到将多项式转换为符号多项式的函数poly2sym,函数的具体使用方法可参考Matlab 的帮助。 实验过程: 程序: a=poly(1:20); rr=roots(a); forn=2:21 n form=1:9 ess=10^(-6-m);

ve=zeros(1,21); ve(n)=ess; r=roots(a+ve); -6-m s=max(abs(r-rr)) end end 利用符号函数:(思考题一)a=poly(1:20); y=poly2sym(a); rr=solve(y) n

很容易的得出对一个多次的代数多项式的其中某一项进行很小的扰动,对其多项式的根会有一定的扰动的,所以对于这类病态问题可以借助于MATLAB来进行问题的分析。 学号:06450210 姓名:万轩 实验二插值法

等厚干涉牛顿环实验报告材料97459

等厚干涉——牛顿环 等厚干涉是薄膜干涉的一种。薄膜层的上下表面有一很小的倾角是,从光源发出的光经上下表面反射后在上表面附近相遇时产生干涉,并且厚度相同的地方形成同一干涉条纹,这种干涉就叫等厚干涉。其中牛顿环是等厚干涉的一个最典型的例子,最早为牛顿所发现,但由于他主张微粒子学说而并未能对他做出正确的解释。光的等厚干涉原理在生产实践中育有广泛的应用,它可用于检测透镜的曲率,测量光波波长,精确地测量微笑长度、厚度和角度,检验物体表面的光洁度、平整度等。 一.实验目的 (1)用牛顿环观察和分析等厚干涉现象; (2)学习利用干涉现象测量透镜的曲率半径; 二.实验仪器 读数显微镜钠光灯牛顿环仪

三. 实验原理 牛顿环装置是由一块曲率半径较大的平凸面放在一块光学玻璃平板(平镜)上构成的,如图。平凸透镜的凸面与玻璃平板之间的空气层厚度从中心到边缘逐渐增加,若以平行单光垂直照射到牛顿环上,则经空气层上、下表面反射的两光束存在光程差,他们在平凸透镜的凸面相遇后,将发生干涉。从透镜上看到的干涉花样是以玻璃接触点为中心的一系列明暗相间的圆环,称为牛顿环。同一干涉环上各处的空气层厚度是相同的,因此他属于等厚干涉。 图2 图3 由图2可见,若设透镜的曲率半径为R ,与接触点O 相距为r 处空气层的厚度为d ,其几何关系式为 2222222)(r d Rd R r d R R ++-=+-= 由于r R >>,可以略去d 2得

R r d 22 = (1) 光线应是垂直入射的,计算光程差时还要考虑光波在平玻璃上反射会有半波损失,,从而带来2λ的附加程差,所以总光程差为 2 2λ + =?d (2) 所以暗环的条件是 2 ) 12(λ +=?k (3) 其中 3,2,1,0=k 为干涉暗条纹的级数。综合(1)(2)(3)式可得第可k 级暗环的半径为 λkR r k =2 (4) 由式(4)可知,如果单色光源的波长λ已知,测出第m 级的暗环半径r m,,即可得出平图透镜的曲率半径R ;反之,如果R 已知,测出r m 后,就可计算出入射单色光波的波长λ。但是用此测量关系式往往误差很大,原因在于凸面和平面不可能是理想的点接触;接触压力会引起局部形变,使接触处成为一个圆形平面,干涉环中心为一暗斑。或者空气间隙层有了灰尘,附加了光程差,干涉环中心为一亮(或暗)斑,均无法确定环的几何中心。实际测量时,我们可以通过测量距中心较远的两个暗环半径r m 和r n 的平方差来计算曲率半径R 。因为 λMR r m =2 λnR r n =2 两式相减可得 λ)(22n m R r r n m -=-

数值分析实验报告

实验一、误差分析 一、实验目的 1.通过上机编程,复习巩固以前所学程序设计语言及上机操作指令; 2.通过上机计算,了解误差、绝对误差、误差界、相对误差界的有关概念; 3.通过上机计算,了解舍入误差所引起的数值不稳定性。 二.实验原理 误差问题是数值分析的基础,又是数值分析中一个困难的课题。在实际计算中,如果选用了不同的算法,由于舍入误差的影响,将会得到截然不同的结果。因此,选取算法时注重分析舍入误差的影响,在实际计算中是十分重要的。同时,由于在数值求解过程中用有限的过程代替无限的过程会产生截断误差,因此算法的好坏会影响到数值结果的精度。 三.实验内容 对20,,2,1,0 =n ,计算定积分 ?+=10 5dx x x y n n . 算法1:利用递推公式 151--=n n y n y , 20,,2,1 =n , 取 ?≈-=+=1 00182322.05ln 6ln 51dx x y . 算法2:利用递推公式 n n y n y 51511-= - 1,,19,20 =n . 注意到 ???=≤+≤=10 10202010201051515611261dx x dx x x dx x , 取 008730.0)12611051(20120≈+≈y .: 四.实验程序及运行结果 程序一: t=log(6)-log(5);

n=1; y(1)=t; for k=2:1:20 y(k)=1/k-5*y(k-1); n=n+1; end y y =0.0884 y =0.0581 y =0.0431 y =0.0346 y =0.0271 y =0.0313 y =-0.0134 y =0.1920 y =-0.8487 y =4.3436 y =-21.6268 y =108.2176 y =-541.0110 y =2.7051e+003 y =-1.3526e+004 y =6.7628e+004 y =-3.3814e+005 y =1.6907e+006 y =-8.4535e+006 y =4.2267e+007 程序2: y=zeros(20,1); n=1; y1=(1/105+1/126)/2;y(20)=y1; for k=20:-1:2 y(k-1)=1/(5*k)-(1/5)*y(k); n=n+1; end 运行结果:y = 0.0884 0.0580 0.0431 0.0343 0.0285 0.0212 0.0188 0.0169

数值计算实验报告

(此文档为word格式,下载后您可任意编辑修改!) 2012级6班###(学号)计算机数值方法 实验报告成绩册 姓名:宋元台 学号: 成绩:

数值计算方法与算法实验报告 学期: 2014 至 2015 第 1 学期 2014年 12月1日课程名称: 数值计算方法与算法专业:信息与计算科学班级 12级5班 实验编号: 1实验项目Neton插值多项式指导教师:孙峪怀 姓名:宋元台学号:实验成绩: 一、实验目的及要求 实验目的: 掌握Newton插值多项式的算法,理解Newton插值多项式构造过程中基函数的继承特点,掌握差商表的计算特点。 实验要求: 1. 给出Newton插值算法 2. 用C语言实现算法 二、实验内容 三、实验步骤(该部分不够填写.请填写附页)

1.算法分析: 下面用伪码描述Newton插值多项式的算法: Step1 输入插值节点数n,插值点序列{x(i),f(i)},i=1,2,……,n,要计算的插值点x. Step2 形成差商表 for i=0 to n for j=n to i f(j)=((f(j)-f(j-1)(x(j)-x(j-1-i)); Step3 置初始值temp=1,newton=f(0) Step4 for i=1 to n temp=(x-x(i-1))*temp*由temp(k)=(x-x(k-1))*temp(k-1)形成 (x-x(0).....(x-x(i-1)* Newton=newton+temp*f(i); Step5 输出f(x)的近似数值newton(x)=newton. 2.用C语言实现算法的程序代码 #includeMAX_N) { printf("the input n is larger than MAX_N,please redefine the MAX_N.\n"); return 1; } if(n<=0) { printf("please input a number between 1 and %d.\n",MAX_N); return 1; } printf("now input the (x_i,y_i)i=0,...%d\n",n); for(i=0;i<=n;i++) { printf("please input x(%d) y(%d)\n",i,i);

等厚干涉牛顿环实验报告

等厚干涉牛顿环实验报告 Prepared on 22 November 2020

等厚干涉——牛顿环等厚干涉是薄膜干涉的一种。薄膜层的上下表面有一很小的倾角是,从光源发出的光经上下表面反射后在上表面附近相遇时产生干涉,并且厚度相同的地方形成同一干涉条纹,这种干涉就叫等厚干涉。其中牛顿环是等厚干涉的一个最典型的例子,最早为牛顿所发现,但由于他主张微粒子学说而并未能对他做出正确的解释。光的等厚干涉原理在生产实践中育有广泛的应用,它可用于检测透镜的曲率,测量光波波长,精确地测量微笑长度、厚度和角度,检验物体表面的光洁度、平整度等。 一. 实验目的 (1)用牛顿环观察和分析等厚干涉现象; (2)学习利用干涉现象测量透镜的曲率半径; 二. 实验仪器 读数显微镜钠光灯牛顿环仪 三. 实验原理 牛顿环装置是由一块曲率半径较大的平凸面放在一块光 学玻璃平板(平镜)上构成的,如图。平凸透镜的凸面与玻 璃平板之间的空气层厚度从中心到边缘逐渐增加,若以平行单光垂直照射到牛顿环上,则经空气层上、下表面反射的两光束存在光程差,他们在平

凸透镜的凸面相遇后,将发生干涉。从透镜上看到的干涉花样是以玻璃接触点为中心的一系列明暗相间的圆环,称为牛顿环。同一干涉环上各处的空气层厚度是相同的,因此他属于等厚干涉。 图2 图3 由图2可见,若设透镜的曲率半径为R ,与接触点O 相距为r 处空气层的厚度为d ,其几何关系式为 由于r R >>,可以略去d 2得 R r d 22 = (1) 光线应是垂直入射的,计算光程差时还要考虑光波在平玻璃上反射会有半波损失,,从而带来2λ的附加程差,所以总光程差为 2 2λ + =?d (2) 所以暗环的条件是 2 ) 12(λ +=?k (3) 其中 3,2,1, 0=k 为干涉暗条纹的级数。综合(1)(2)(3)式可得第可k 级暗环的半径为 λkR r k =2 (4) 由式(4)可知,如果单色光源的波长λ已知,测出第m 级的暗环半径r m,,即可得出平图透镜的曲率半径R ;反之,如果R 已知,测出r m 后,就可计算出入射单色光波的波长λ。但是用此测量关系式往往误差很大,原因在于凸面和平面不可能是理想的点接触;接触压力会引起局部形变,使接触处成为一个圆形平面,干涉环中心为一暗斑。或者空气间隙层有了灰尘,附加了光程差,干涉环中心为一亮(或暗)斑,均无法确定环的几何

数值计算(二分法、简单迭代法、Newton迭代法、弦截法(割线法、双点弦法))

本科生实验报告 实验课程数值计算方法 学院名称信息科学与技术学院 专业名称计算机科学与技术 学生姓名 学生学号 指导教师 实验地点 实验成绩 二〇一六年五月二〇一六年五月

实验一非线性方程求根 1.1问题描述 实验目的:掌握非线性方程求根的基本步骤及方法,。 实验内容:试分别用二分法、简单迭代法、Newton迭代法、弦截法(割线法、双点弦法),求x5-3x3+x-1= 0 在区间 [-8,8]上的全部实根,误差限为10-6。 要求:讨论求解的全过程,对所用算法的局部收敛性,优缺点等作分析及比较, 第2章算法思想 2.1二分法 思想:在函数的单调有根区间内,将有根区间不断的二分,寻找方程的解。 步骤: 1.取中点mid=(x0+x1)/2 2.若f(mid)=0,则mid为方程的根,否则比较与两端的符号,若与 f(x0) 异号,则根在[x0,mid]之间,否则在[mid,x1]之间。 3并重复上述步骤,直达达到精度要求,则mid为方程的近似解。

2.2 简单迭代法 思想:迭代法是一种逐次逼近的方法,它是固定公式反复校正跟的近似值,使之逐步精确,最后得到精度要求的结果。 步骤:1.构造迭代公式f(x),迭代公式必须是收敛的。 2.计算x1,x1=f(x0). 3.判断|x1-x0|是否满足精度要求,如不满足则重复上述步骤。 4.输出x1,即为方程的近似解。

开始 输入x0,e X1=f(x0)|x1-x0|

数值分析实验报告二求解线性方程组的直接方法

数值分析实验报告二求解线性方程组 的直接方法 姓名:刘学超日期:3/28 一实验目的 1.掌握求解线性方程组的高斯消元法及列主元素法; 2.掌握求解线性方程组的克劳特法; 3.掌握求解线性方程组的平方根法。 二实验内容 1.用高斯消元法求解方程组(精度要求为): 2.用克劳特法求解上述方程组(精度要求为)。 3.用平方根法求解上述方程组(精度要求为)。 4.用列主元素法求解方程组(精度要求为): 三实验步骤(算法)与结果 1用高斯消元法求解方程组(精度要求为): #include stdio.h #define n3 void gauss(double a[n][n],double b[n]) { double sum1=0,sum2=0,sum3=0,sum4=0; double l[n][n],z[n],x[n],u[n][n]; int i,j,k; for(i=0;i n;i++) l[i][i]=1; for(i=0;i n;i++) { for(j=0;j n;j++) { if(i=j)

{ for(k=0;k=i-2;k++) sum1+=l[i][k]*u[k][j]; u[i][j]=a[i][j]-sum1; } if(i j) {for(k=0;k=j-2;k++) sum2+=l[i][k]*u[k][j]; l[i][j]=(a[i][j]-sum2)/u[j][j]; } } for(k=0;k=i-2;k++) sum3+=l[i][k]*z[k]; z[i]=b[i]-sum3; for(i=n-1;i=0;i--) { for(k=i;k=n-1;k++) sum4+=u[i][k]*x[k]; x[i]=(z[i]-sum4)/u[i][i]; } } for(i=0;i n;i++) printf("%.6f",x[i]); } main() { double v[3][3]={{3,-1,2},{-1,2,2},{2,-2,4}};

(完整版)哈工大-数值分析上机实验报告

实验报告一 题目:非线性方程求解 摘要:非线性方程的解析解通常很难给出,因此线性方程的数值解法就尤为重要。本实验采用两种常见的求解方法二分法和Newton法及改进的Newton法。 前言:(目的和意义) 掌握二分法与Newton法的基本原理和应用。 数学原理: 对于一个非线性方程的数值解法很多。在此介绍两种最常见的方法:二分法和Newton法。 对于二分法,其数学实质就是说对于给定的待求解的方程f(x),其在[a,b]上连续,f(a)f(b)<0,且f(x)在[a,b]内仅有一个实根x*,取区间中点c,若,则c恰为其根,否则根据f(a)f(c)<0是否成立判断根在区间[a,c]和[c,b]中的哪一个,从而得出新区间,仍称为[a,b]。重复运行计算,直至满足精度为止。这就是二分法的计算思想。

Newton法通常预先要给出一个猜测初值x0,然后根据其迭代公式 产生逼近解x*的迭代数列{x k},这就是Newton法的思想。当x0接近x*时收敛很快,但是当x0选择不好时,可能会发散,因此初值的选取很重要。另外,若将该迭代公式改进为 其中r为要求的方程的根的重数,这就是改进的Newton法,当求解已知重数的方程的根时,在同种条件下其收敛速度要比Newton法快的多。 程序设计: 本实验采用Matlab的M文件编写。其中待求解的方程写成function的方式,如下 function y=f(x); y=-x*x-sin(x); 写成如上形式即可,下面给出主程序。 二分法源程序: clear %%%给定求解区间 b=1.5; a=0;

%%%误差 R=1; k=0;%迭代次数初值 while (R>5e-6) ; c=(a+b)/2; if f12(a)*f12(c)>0; a=c; else b=c; end R=b-a;%求出误差 k=k+1; end x=c%给出解 Newton法及改进的Newton法源程序:clear %%%% 输入函数 f=input('请输入需要求解函数>>','s') %%%求解f(x)的导数 df=diff(f);

牛顿环实验报告

北京师范大学珠海分校大学物理实验报告 实验名称:牛顿环实验测量 学院工程技术学院 专业测控技术与仪器 学号 1218060075 姓名钟建洲 同组实验者 1218060067余浪威 1218010100杨孟雄 2013 年 1 月 17日

实验名称 牛顿环实验测量 一、实验目的 1.观察牛顿环干涉现象条纹特征; 2.学习用光的干涉做微小长度的测量; 3.利用牛顿环干涉测量平凸透镜的曲率半径; 4.通过实验掌握移测显微镜的使用方法 二、实验原理 在一块平面玻璃上安放上一焦距很大的平凸透镜,使其凸面与平面相接触,在接触点 o 附近就形成一层空 气膜。当用一平行的准单色光垂直照射时,在空气膜上表面反射的光束和下表面反射的光束在膜上表面相遇相干,形成以 o 为圆心的明暗相间的环状干涉图样,称为牛顿环。如果已知入射光波长,并测得第 k 级 暗环的半径 r k ,则可求得透镜的曲率半径 R 。但 实际测量时,由于透镜和平面玻璃接触时,接触点有压力产生形变或有微尘产生附加光程差,使得干涉条纹的圆心和环级确定困难。第m 环与第n 环 用直径 D m 、 D n 。 () λ n m n D m D R +-= 42 2此为计算 R 用的公式,它与附加厚度、

圆心位置、绝对级次无关,克服了由这些因素带来的系统误差,并且D m 、 D n 可以是弦长。 三、实验内容与步骤 用牛顿环测量透镜曲率半径 (1).按图布置好实验器材,使用单色扩展光源,将牛顿环装置放在读数显微镜工作台毛玻璃中央,并使显微镜筒正对牛顿环装置中心。 (2).调节读数显微镜。 1.调节目镜,使分划板上的十字刻度线清晰可见,并转动目镜,使十字刻度线的横线与显微镜筒的移动方向平行。 2.调节45度反射镜,使显微镜视觉中亮度最大,这时基本上满足入射光垂直于待测量透镜的要求。 1.转动手轮A,使显微镜平移到标尺中部,并调节调焦手轮B,使物镜接近牛顿环装置表面。 2.对显微镜调焦。缓慢地转动调焦手轮B,使显微镜筒由下而上移动进行调焦,直到从目镜中清楚地看到牛顿环干涉条纹且无视差为止;然后移动牛顿环装置,使目镜中十字刻度线交点与牛顿环中心重合 (1).观察条纹的特征。 观察各级条纹的粗细是否一致,其间距有无差异,并做出解释。观察牛顿环中心是亮斑还是暗斑? (2).测量暗环的直径 转动读数显微镜的读数鼓轮,同时在目镜中观察,使十字刻度线由牛顿环中心缓慢地向一侧移动到43环;然后再回到第42环。自42环起,单方向移动十字刻度,每移3环读数一——直到测量完成另一侧的第42环。并将所测量的第42环到第15环各直径的左右两边的读数记录在表格内。 四、数据处理与结果 1.求透镜的曲率半径。 测出第15环到第42环暗环的直径,取m-n=15,用逐差法求出暗环的直径平方 差的平均值,按算出透镜的曲率半径的平均值R。 R1=(d422-d272)/[4(42-27]λ= 895.85 mm R2=(d392-d242)/[4(39-24]λ= 896.97 mm R3=(d362-d212)/(4(36-21)λ= 887.94mm R4=(d332-d182)/(4(33-18)λ= 893.30mm

用牛顿迭代法求解非线性方程

数值分析实验报告(一) 实验 名称 用牛顿迭代法求解非线性方程实验时间2011年11 月19日姓名班级学号成绩 一、实验目的 1.了解求解非线性方程的解的常见方法。 2.编写牛顿迭代法程序求解非线性方程。 二、实验内容 分别用初值 0.01 x=, 10 x=和 300 x=求113,要求精度为5 10-。 三、实验原理 设113 x=,则21130 x-=,记f(x)= 2113 x-,问题便成为了求2x -113=0的正根; 用牛顿迭代公式得 2 1 113 2 k k k k x x x x + - =-,即 1 1113 () 2 k k k x x x + =+(其中k=0,1,2,3,…,) 简单推导 假设f(x)是关于X的函数: 求出f(x)的一阶导,即斜率: 简化等式得到: 然后利用得到的最终式进行迭代运算直至求到一个比较精确的满意值。 如果f函数在闭区间[a,b]内连续,必存在一点x使得f(x) = c,c是函数f在闭区间[a,b]内的一点 我们先猜测一X初始值,然后代入初始值,通过迭代运算不断推进,逐步靠近精确值,直到得到我们主观认为比较满意的值为止。 回到我们最开始的那个”莫名其妙”的公式,我们要求的是N的平方根,令x2 = n,假设一关

于X的函数f(x)为: f(X) = X2 - n 求f(X)的一阶导为: f'(X) = 2X 代入前面求到的最终式中: X k+1 = X k - (X k 2 - n)/2X k 化简即得到我们最初提到求平方根的迭代公式: 四、实验步骤 1.根据实验题目,给出题目的C程序。 当初值为0.01、10、300时,即x=0.01,10,300 分别应用程序: #include "stdio.h" int main() { float number; printf("Please input the number:"); scanf("%f", &number); float x=1; int i; for (i=0;i<1000;i++) { x = (x + number/x)/2; } printf("The square root of %f is %8.5f\n", number ,x); } 得出结果 2.上机输入和调试自己所编的程序。 当x=0.01时,结果为:10.63015 x=10时,结果为:10.63015 x=300时,结果也为:10.63015 3.实验结果分析。 当初值取0.01、10、300时取不同的初值得到同样的结果10.63015。 五、程序

数值分析列主元消去法的实验报告

实验一 列主元消去法 【实验内容】 1.掌握列主元消去法的基本思路和迭代步骤 2.并能够利用列主元的高斯消去法解任意阶数的线性方程组; 3、从课后题中选一题进行验证,得出正确结果,交回实验报告与计算结果。 【实验方法与步骤】 1.列主元消去法基本思路 设有线性方程组Ax b =,设A 是可逆矩阵。列主元消去法的基本思想就是通过列主元的选取将初等行变换作用于方程组的增广矩阵[]|B A b =,将其中的A 变换成一个上三角矩阵,然后求解这个三角形方程组。 2.列主元高斯消去法算法描述 将方程组用增广矩阵[]()(1)|ij n n B A b a ?+==表示。 步骤1:消元过程,对1,2,,1k n =-L (1) 选主元,找{},1,,k i k k n ∈+L 使得 ,max k i k ik k i n a a ≤≤= (2) 如果,0k i k a =,则矩阵A 奇异,程序结束;否则执行(3); (3) 如果k i k ≠,则交换第k 行与第k i 行对应元素位置,k kj i j a a ?, ,,1j k n =+L ; (4) 消元,对,,i k n =L ,计算/,ik ik kk l a a =对1,,1j k n =++L ,计算 .ij ij ik kj a a l a =- 步骤 2:回代过程: (1) 若0,nn a =则矩阵奇异,程序结束;否则执行(2); (2) ,1/;n n n nn x a a +=对1,,2,1i n =-L ,计算 ,11/n i i n ij j ii j i x a a x a +=+??=- ??? ∑

[实验程序] #include #include #include #include #define NUMBER 20 #define Esc 0x1b #define Enter 0x0d using namespace std; float A[NUMBER][NUMBER+1] ,ark; int flag,n; void exchange(int r,int k); float max(int k); void message(); void main() { float x[NUMBER]; int r,k,i,j; char celect; void clrscr(); printf("\n\nUse Gauss."); printf("\n\n1.Jie please press Enter."); printf("\n\n2.Exit press Esc."); celect=getch(); if(celect==Esc) exit(0); printf("\n\n input n="); scanf("%d",&n); printf(" \n\nInput matrix A and B:"); for(i=1;i<=n;i++) { printf("\n\nInput a%d1--a%d%d and b%d:",i,i,n,i); for(j=1;j<=n+1;j++) scanf("%f",&A[i][j]); } for(k=1;k<=n-1;k++) { ark=max(k); if(ark==0) { printf("\n\nIt’s wrong!");message();

数值分析实验报告总结

数值分析实验报告总结 随着电子计算机的普及与发展,科学计算已成为现代科 学的重要组成部分,因而数值计算方法的内容也愈来愈广泛和丰富。通过本学期的学习,主要掌握了一些数值方法的基本原理、具体算法,并通过编程在计算机上来实现这些算法。 算法算法是指由基本算术运算及运算顺序的规定构成的完 整的解题步骤。算法可以使用框图、算法语言、数学语言、自然语言来进行描述。具有的特征:正确性、有穷性、适用范围广、运算工作量少、使用资源少、逻辑结构简单、便于实现、计算结果可靠。 误差 计算机的计算结果通常是近似的,因此算法必有误差, 并且应能估计误差。误差是指近似值与真正值之差。绝对误差是指近似值与真正值之差或差的绝对值;相对误差:是指近似值与真正值之比或比的绝对值。误差来源见表 第三章泛函分析泛函分析概要 泛函分析是研究“函数的函数”、函数空间和它们之间 变换的一门较新的数学分支,隶属分析数学。它以各种学科

如果 a 是相容范数,且任何满足 为具体背景,在集合的基础上,把客观世界中的研究对象抽 范数 范数,是具有“长度”概念的函数。在线性代数、泛函 分析及相关的数学领域,泛函是一个函数,其为矢量空间内 的所有矢量赋予非零的正长度或大小。这里以 Cn 空间为例, Rn 空间类似。最常用的范数就是 P-范数。那么 当P 取1, 2 ,s 的时候分别是以下几种最简单的情形: 其中2-范数就是通常意义下的距离。 对于这些范数有以下不等式: 1 < n1/2 另外,若p 和q 是赫德尔共轭指标,即 1/p+1/q=1 么有赫德尔不等式: II = ||xH*y| 当p=q=2时就是柯西-许瓦兹不等式 般来讲矩阵范数除了正定性,齐次性和三角不等式之 矩阵范数通常也称为相容范数。 象为元素和空间。女口:距离空间,赋范线性空间, 内积空间。 1-范数: 1= x1 + x2 +?+ xn 2-范数: x 2=1/2 8 -范数: 8 =max oo ,那 外,还规定其必须满足相容性: 所以

数值分析2016上机实验报告

序言 数值分析是计算数学的范畴,有时也称它为计算数学、计算方法、数值方法等,其研究对象是各种数学问题的数值方法的设计、分析及其有关的数学理论和具体实现的一门学科,它是一个数学分支。是科学与工程计算(科学计算)的理论支持。许多科学与工程实际问题(核武器的研制、导弹的发射、气象预报)的解决都离不开科学计算。目前,试验、理论、计算已成为人类进行科学活动的三大方法。 数值分析是计算数学的一个主要部分,计算数学是数学科学的一个分支,它研究用计算机求解各种数学问题的数值计算方法及其理论与软件实现。现在面向数值分析问题的计算机软件有:C,C++,MATLAB,Python,Fortran等。 MATLAB是matrix laboratory的英文缩写,它是由美国Mathwork公司于1967年推出的适合用于不同规格计算机和各种操纵系统的数学软件包,现已发展成为一种功能强大的计算机语言,特别适合用于科学和工程计算。目前,MATLAB应用非常广泛,主要用于算法开发、数据可视化、数值计算和数据分析等,除具备卓越的数值计算能力外,它还提供了专业水平的符号计算,文字处理,可视化建模仿真和实时控制等功能。 本实验报告使用了MATLAB软件。对不动点迭代,函数逼近(lagrange插值,三次样条插值,最小二乘拟合),追赶法求解矩阵的解,4RungeKutta方法求解,欧拉法及改进欧拉法等算法做了简单的计算模拟实践。并比较了各种算法的优劣性,得到了对数值分析这们学科良好的理解,对以后的科研数值分析能力有了极大的提高。

目录 序言 (1) 问题一非线性方程数值解法 (3) 1.1 计算题目 (3) 1.2 迭代法分析 (3) 1.3计算结果分析及结论 (4) 问题二追赶法解三对角矩阵 (5) 2.1 问题 (5) 2.2 问题分析(追赶法) (6) 2.3 计算结果 (7) 问题三函数拟合 (7) 3.1 计算题目 (7) 3.2 题目分析 (7) 3.3 结果比较 (12) 问题四欧拉法解微分方程 (14) 4.1 计算题目 (14) 4.2.1 方程的准确解 (14) 4.2.2 Euler方法求解 (14) 4.2.3改进欧拉方法 (16) 问题五四阶龙格-库塔计算常微分方程初值问题 (17) 5.1 计算题目 (17) 5.2 四阶龙格-库塔方法分析 (18) 5.3 程序流程图 (18) 5.4 标准四阶Runge-Kutta法Matlab实现 (19) 5.5 计算结果及比较 (20) 问题六舍入误差观察 (22) 6.1 计算题目 (22) 6.2 计算结果 (22) 6.3 结论 (23) 7 总结 (24) 附录

大学物理仿真实验报告 牛顿环

大学物理仿真实验报告 实验名称:牛顿环法测曲率半径实验日期: 专业班级: 姓名:学号: 教师签字:________________ 一、实验目的 1.学会用牛顿环测定透镜曲率半径。 2.正确使用读书显微镜,学习用逐差法处理数据。 二、实验仪器 牛顿环仪,读数显微镜,钠光灯,入射光调节架。 三、实验原理 如图所示,在平板玻璃面DCF上放一个曲率半径很大的平 凸透镜ACB,C点为接触点,这样在ACB和DCF之间,形 成一层厚度不均匀的空气薄膜,单色光从上方垂直入射到 透镜上,透过透镜,近似垂直地入射于空气膜。分别从膜 的上下表面反射的两条光线来自同一条入射光线,它们满 足相干条件并在膜的上表面相遇而产生干涉,干涉后的强 度由相遇的两条光线的光程差决定,由图可见,二者的光 程差等于膜厚度e的两倍,即 此外,当光在空气膜的上表面反射时,是从光密媒质射向光疏媒质,反射光不发生相位突变,而在下表面反射时,则会发生相位突变,即在反射点处,反射光的相位与入射光的相位之间相差π,与之对应的光程差为λ/2 ,所以相干的两条光线还具有λ/2的附加光程差,总的光程差为(1) 当?满足条件(2)时,发生相长干涉,出现第K级亮纹,而当 (k = 0,1,2…)(3)时,发生相消干涉,出现第k级暗纹。因为

同一级条纹对应着相同的膜厚,所以干涉条纹是一组等厚度线。可以想见,干涉条纹是一组以C点为中心的同心圆,这就是所谓的牛顿环。 如图所示,设第k级条纹的半径为,对应的膜厚度为,则 (4) 在实验中,R的大小为几米到十几米,而的数量级为毫米,所以R >> e k,e k2相对于2Re k是一个小量,可以忽略,所以上式可以简化为 (5) 如果r k是第k级暗条纹的半径,由式(1)和(3)可得 (6) 代入式(5)得透镜曲率半径的计算公式 (7) 对给定的装置,R为常数,暗纹半径 (8) 和级数k的平方根成正比,即随着k的增大,条纹越来越细。 同理,如果r k是第k级明纹,则由式(1)和(2)得 (9) 代入式(5),可以算出(10)

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