东北大学09数值分析(研)答案
数值分析课后习题及答案

第一章 绪论(12) 第二章 插值法(40-42)2、当2,1,1-=x 时,4,3,0)(-=x f ,求)(x f 的二次插值多项式。
[解]372365)1(34)23(21)12)(12()1)(1(4)21)(11()2)(1()3()21)(11()2)(1(0))(())(())(())(())(())(()(2221202102210120120102102-+=-++--=+-+-⨯+------⨯-+-+-+⨯=----+----+----=x x x x x x x x x x x x 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 L 。
3、给出x x f ln )(=的数值表用线性插值及二次插值计算54.0ln 的近似值。
X 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 x ln -0.916291 -0.693147 -0.510826 -0.357765 -0.223144[解]若取5.00=x ,6.01=x ,则693147.0)5.0()(00-===f x f y ,510826.0)6.0()(11-===f x f y ,则604752.182321.1)5.0(10826.5)6.0(93147.65.06.05.0510826.06.05.06.0693147.0)(010110101-=---=--⨯---⨯-=--+--=x x x x x x x x x y x x x x y x L ,从而6202186.0604752.19845334.0604752.154.082321.1)54.0(1-=-=-⨯=L 。
若取4.00=x ,5.01=x ,6.02=x ,则916291.0)4.0()(00-===f x f y ,693147.0)5.0()(11-===f x f y ,510826.0)6.0()(22-===f x f y ,则 217097.2068475.404115.2)2.09.0(5413.25)24.0(3147.69)3.01.1(81455.45)5.06.0)(4.06.0()5.0)(4.0()510826.0()6.05.0)(4.05.0()6.0)(4.0()693147.0()6.04.0)(5.04.0()6.0)(5.0(916291.0))(())(())(())(())(())(()(22221202102210120120102102-+-=+--+-⨯++-⨯-=----⨯-+----⨯-+----⨯-=----+----+----=x x x x x x x x x x x x x x x 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 L ,从而61531984.0217097.21969765.259519934.0217097.254.0068475.454.004115.2)54.0(22-=-+-=-⨯+⨯-=L补充题:1、令00=x ,11=x ,写出x e x y -=)(的一次插值多项式)(1x L ,并估计插值余项。
东北大学数值分析 总复习+习题21页文档

11、获得的成功越大,就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因, 节制使 人枯萎 。 12、不问收获,只问耕耘。如同种树 ,先有 根茎, 再有枝 叶,尔 后花实 ,好好 劳动, 不要想 太多, 那样只 会使人 胆孝懒 惰,因 为不实 践,甚 至不接 触社会 ,难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕,不悔(虽然只有四个字,但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己, 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体, 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米,如 果他不 曾希望 它长成 种籽; 单身汉 不会娶 妻,如 果他不 曾希望 有小孩 ;商人 或手艺 人不会 工作, 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
谢谢!
36、自己的鞋子,自己一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢,但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何,且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔,思而不学则殆。——孔子
东北大学 数值分析 08数值分析(研)答案

y n1 y n
f 1 h 2 f n hfn ( n fn ) 3 3 x y ( 2
2 2 fn 2 fn 2 fn 2 f f n2 ) O(h 4 ) n xy x 2 y 2
问应取 n 为多少?并求此近似值。 2 2 1.由 A0 A1 A2 , A0 A1 x1 A2 0, A0 A1 x12 A2 , 3 5 1 4 3 A0 A1 x1 A2 0, 可得: A0 A2 , A1 , x1 0 ,具有 3 次代数精度。 5 15 2. n 4
五、 (12 分)已知求解常微分方程初值问题:
y f ( x, y) , x [a, b] y ( a)
的差分公式:
h y n 1 y n 3 (k1 k 2 ) k f (x , y ) n n 1 k 2 f ( x n h, y n hk1 ) y0
( A)
5 33 , Cond( A)1 21。 2
6.求区间[0,1]上权函数为 ( x) 1 的二次正交多项式 P2 ( x) 。
P0 ( x) 1, P1 ( x) x
9 x 3 3. x 为何值时,矩阵 A x 8 4 可分解为 GG T ,并求 x 6 时的分解式,其中 3 4 3
由 A 正定可得, 0 x 8 , x 6 时有:
9 6 3 3 3 2 1 A 6 8 4 = 2 2 2 1 3 4 3 1 1 1 1
试求形如 y a bx2 的拟合曲线。 由于 0 ( x) 1,1 ( x) x 2 ,所以 0 (1,1,1,1)T ,1 (1,0,1,4)T , f (2,1,3,2)T
09下数值分析答案(A)

《数值分析》I课程试题参考答案及评分标准(中文试卷)( A卷)适用专业年级:信息与计算科学07级 考试时间: 100分钟命题人:吕勇一、解------------------------------------------------------5分则插值多项式。
---------------------------------------- -------10分二、 证明设,以为节点的Lagrange插值多项式为 --3分余项为-----------------------------------------------------6分由于为线性函数,当时,。
--------------------------------9分则:,所以结论得证-------------------------------------------------10分三、证明 ----------------------------------------------------5分-------------------------8分 ---------------------------------------------------10分四、证明设则根据插值多项式原理-------------------------------------------------------------------------------------6分两端在上积分-------------------------------------------------------------10分五、解设,。
--------------------------------------------------------------------3分,---------------------------------------------------------------6分,。
东北大学数值分析答案

第一周解答:π=0.31415926×10M=1|π-3.141|=0.0005926<1/2 ×10m−n=0.5 ×101−n≤0.5×10−2所以n=3|π-3.142|=0.0004074<1/2 ×10m−n=0.5 ×101−n≤0.5×10−3所以n=4即3.141作为π的近似值具有3位有效数字3.142 有4位解答:√3=1.73205081…=0.173205081…M=1|√3−x|≤0.5×101−n|n=2时0.5×101−n=0.051.73205-x≤0.05x≥1.68205x=1.68205|√3−x|≤0.5×101−n|n=3时0.5×101−n=0.0051.73205-x≤0.005x≥1.72705x=1.72705解答:2256=2128×2128=264×264×2128=232×232×264×2128=216×216×232×264×2128=2×2×22×24×28×216×232×264×2128共计算8次乘法第二周解答:因为在n取一定位数时,1/n过于小导致系统计算为0.因此计算机求和在一定位数以后其余的数字都是0,结果为一常数解答:由于y0=28没有误差,可见误差是由√783引起的,设x=27.982σ=x-√783利用已知的递推算法,y n=y n−1−√783100和实际计算中的递推公式Y n=Y n−1−x/100(Y0=y0)两公式相减,e(Y n)=Y n−y n=Y n−1−y n−1−x−√783100e(Y n)= e(Y n−1)- σ/100此为绝对误差因为σ=x-√783数值恒定不变,因此该递推过程稳定解答:(1)原式=2x2(1−2x)(1−x)(2)e x 在x=0处的泰勒展开式可得: e x =1+x +12!x 2+⋯1n!x 2+R n (x) 所以1−e x x=x+12!x 2+⋯1n!x2x=1+12!x 2+⋯1n!x n−1第三周解答:⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡→⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡→⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡61-12001-101-1131-11-301-101-11101112-2-211-11消元消元回代得解,;3,2,2321===x x x解答:1. 使用条件:当系数矩阵 A 的各阶顺序主子式非零时,顺序高斯消去法可以顺利进行;而一般只要系数矩阵 A 的行列式非零,列主元高斯消去法就可以顺利进行。
东北大学数值分析-总复习+习题

二、(13分)设函数(x)=x2-sinx-1 (1)试证方程(x)=0有唯一正根; (2)构造一种收敛的迭代格式xk+1=(xk),k=0,1,2,…计算精度为=10-2的近似根; (3)此迭代法的收敛阶是多少?说明之.
解 (1)因为0<x1时,(x)<0,x2时,(x)>0,所以(x)仅在(1,2)内有零点,而当1<x<2 时,(x)>0,故(x)单调.因此方程(x)=0有唯一正根,且在区间(1,2)内.
(1) xkp阶收敛于是指: (2) 若()0,则迭代法线性收敛.
lim xk1 C k xk p
4.会建立Newton迭代格式;知道Newton迭代法的优缺点.了解Newton迭代法的变形.
xk 1
xk
f (xk ) f (xk )
局部平方收敛.
五、矩阵特征值问题
1. 了解Gerschgorin圆盘定理, 会估计特征值. 2. 了解乘幂法、反幂法的思想及加速技巧. 3. 了解Jacobi方法的思想以及平面旋转矩阵的构造.
总复习
一、绪论
1.掌握绝对误差、绝对误差限、相对误差、相对误差限及有效数字的概念。掌握误差 限和有效数字之间的关系。会计算误差限和有效数字。
一般地,凡是由精确值经过四舍五入得到的近似值,其绝对误差限等于该近似值末位的 半个单位。
定义1 设数x是数x*的近似值,如果x的绝对误差限是它的某一数位的半个单位,并 且从x左起第一个非零数字到该数位共有n位,则称这n个数字为x的有效数字,也 称用x近 似x*时具有n位有效数字。
是不是一种向量范数_____. 是
东北大学-数值分析-课后习题详细解析
1.01
1.01
1.01
1
0.66
0.995
0.66
1.17
2
0.67
1.17
0.553333
1.223333
3
0.553333
1.165
0.517778
1.241111
4
0.556667
1.223333
0.505926
1.247037
5
0.517778
1.221667
0.501975
1.249012
解 a.x=-1/-0.99=1.010101,y=-0.98/-0.99=0.989899
b.用Gauss消元法
7
10 2 x y 1
x
y
2
回代得解: y=1, x=0.
再用列主元Gauss消元法
10 2 x y 1
100 y 100
10 2 x y 1
x
y
2
回代得解: y=1, x=1.
x(k 1
x(k 2
1) 1)
3
2
x(k 2
)
2 1.5x1(k1)
G-S法x1(k)
1.01 0.98 1.94 4.82 13.46 39.38 117.14
G-S法x2(k)
1.01 0.53 -0.91 -5.23 -18.19 -57.07 17 -173.71
可见,J迭代法和G-S迭代法均不收敛. 实际上, (B)=31/2>1 ,(G)=3>1.
10
2-11.设•为一向量范数,P为非奇异矩阵,定义xp= Px, 证明xp 也是一种向量范数.
证明 (1)xp=Px0,而且Px=0Px=0x=0 (2)xp=P(x)=Px=||Px=||xp (3)x+yp=P(x+y)=Px+PyPx+Py=xp+yp 所以xp是一种向量范数. 2-12.设A为对称正定矩,阵证,明定义•Ax是A一= 种向x量T A范x数.
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构造函数(t)=(t)-H3(t)-C(x)t(t-1)2(t-2) 于是,存在x,使(4)(x)=0,即(4)(x)-4!C(x)=0
R(x) f (4) ( x ) x(x 1)2 (x 2)
4!
五、(12分)试确定参数A,B,C及,使数值积分公式
2
2
f
(x)dx
Af
( )
Bf
(0)
Cf
( )
有尽可能高的代数精度,并问代数精度是多少?它是否是
Gauss公式?
解 令公式对(x)=1,x,x2,x3,x4都精确成立,则有 4=A+B+C, 0=A-C, 16/3=A2+C2, 0=A3-C3 64/5=A4+C4 ,解得:A=C=1精0品/文9档,B=16/9,=(12/5)1/2 7
令2(x)=cx(x-1)2,可得2(x)=0.5x(x-1)2;
令1(x)=cx(x-1)(x-2),可得1(x)=-x(x-1)(x-2),
于是
H3(x)==-x(3x--21.)5x2(2x+-22.)5-x3+x2(精x品-2文)档+2.5x(x-1)2
–0.5x(x-1)(x-2) 6
由于,R(0)=R(1)=R(2)=R(1)=0, 故可设 R(x)=C(x)x(x-1)2(x-2)
(3)因为0<</2,所以() cos / 2 1 sin 0
故,此迭代法线性收敛(收敛阶为1).
三、(14分)设线性方程组
4x1 x2 2x3 1 x1 5x2 x3 2 2x1 x2 6x3 3
(1)写出Jacobi法和SOR法的迭代格式(分量形式);
(2)讨论这两种迭代法的收敛性.
数值分析课后习题及答案
数值分析课后习题及答案第一章绪论(12)第二章插值法(40-42)2、当时,,求的二次插值多项式。
[解]。
3、给出的数值表用线性插值及二次插值计算的近似值。
X 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 -0.916291 -0.693147 -0.510826 -0.357765 -0.223144 [解]若取,,则,,则,从而。
若取,,,则,,,则,从而补充题:1、令,,写出的一次插值多项式,并估计插值余项。
[解]由,可知,,余项为,故。
2、设,试利用拉格朗日插值余项定理写出以为插值节点的三次插值多项式。
[解]由插值余项定理,有,从而。
5、给定数据表:,1 2 4 6 7 4 1 0 1 1 求4次牛顿插值多项式,并写出插值余项。
[解]一阶差商二阶差商三阶差商四阶差商 1 42 1 -34 0 6 17 1 0 由差商表可得4次牛顿插值多项式为:,插值余项为。
第三章函数逼近与计算(80-82)26、用最小二乘法求一个形如的经验公式,使它与下列数据相拟合,并求均方误差。
19 25 31 38 44 19.0 32.3 49.0 73.3 97.8[解]由。
又,,,故法方程为,解得。
均方误差为。
27、观测物体的直线运动,得出以下数据:时间t(秒)0 0.9 1.9 3.0 3.9 5.0 距离s(米)0 10 30 5080 110 [解]设直线运动为二次多项式,则由。
,。
又,,,故法方程为,解得。
故直线运动为。
补充题:1、现测得通过某电阻R的电流I及其两端的电压U如下表:I ……U ……试用最小二乘原理确定电阻R的大小。
[解]电流、电阻与电压之间满足如下关系:。
应用最小二乘原理,求R使得达到最小。
对求导得到:。
令,得到电阻R为。
2、对于某个长度测量了n次,得到n个近似值,通常取平均值作为所求长度,请说明理由。
[解]令,求x使得达到最小。
对求导得到:,令,得到,这说明取平均值在最小二乘意义下误差达到最小。
东北大学数值分析 总复习+习题共21页文档
26、机遇对于有准备的头脑有特别的 亲和力 。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一, 也是成 功的利 器之一 。没有 它,天 才也会 在矛盾 无定的 迷径中 ,徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿.丘吉 尔。 30、我奋斗,所以我快乐。--格林斯 潘。
谢谢!
36、自己的鞋子,自己知道紧在哪里。——西弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢,但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何,且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔,思而不学则殆。——孔子
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。 2 − n ,...,2,1 = k � 0 =
i≠ j
k
i
∑ �即
) 4 h(O + ) 2n f
2 n
x∂ 61 y∂ y∂x∂ y∂ x∂ 2 + n fh + n y = + ) nf n + n ( + nf n 2 + n2 ( f 2∂ f 2 ∂ 3 h3 f 2∂ f∂ f∂ 2 h
3 n 2
1+ k
i)
1= i j − i 1= j 1= i ∏ ( ∑ = i y ) x ( i l ∑ = ) x ( nL = ) x ( f = j −x n n n
x
�有性一唯的式项多值插由
i≠ j
j i 1= j j − i 1= j ∏ x− x∏ = = )x ( il jx − x j −x n n
x−
) k(
x 使若� T )4 / 3 ,3 / 2 ,2 / 1( =
)1(
x �得步一代迭
解
�有且而。3�n 取应�故
4
� 4 /1 − 2 /1 − � � � 0 6 0 3 / 1 − � = B 为阵矩代迭 . = 1 B, � 3 / 1 − i b o c a J 于由 5 � � � 2 /1 2 /1 − 0 �
2
解
。线曲合拟的 2 xb + a = y 如形求试 1 0 3 1�
i y
… … … … 密 … … … …
○
。步 2 5 代迭应即。 2 5� k 取�以所
1
4 2
2 1
82.15 ≈
ix
x − )1( x 6 21 / 32 )0 ( nl ÷ nl = 1 B nl ÷ 1 nl > k 5 6 / 3− 01 ) B − 1( ε
y − ) 1+ n x ( y �是于
… … … … … … … … 线 … … …
○
y∂ x∂ 2 + n fh + n y = + ) nf ( f∂ n f∂ 2 h
n
) j − i( ∏
i≠ j 1= j n
i≠ j
) 4 h(O + ) n x (′′′ y
1= i n
3
6 2 + ) n x (′′ y + h) n x (′ y + ) n x ( y = ) 1+ n x ( y h h 2
i≠ j
于由 解 。阶的式公分差此求 � α = 0y � � 4 4 ) 1kh + n y ,h + n x ( f = 2 k � 3 3 � � ) n y , n x ( f = 1k � 3 + n y = 1+ n y � � h ) 2 k 2 + 1k ( �式公分差的
� 1+ k i = ) ix ( f = i y �有则� 1+ k x = )x ( f � n ,...,2,1 = i , i = ix 点节取�明证 ) j − i( ∏
2−
)%4655100.0 =
4−
532.123 = rε 01 × 5.0
解
5 表的 )x ( 3 H 式项多值插次三的 0 = )1(′ f ,0 = )2( f ,1 = )1( f ,0 = )0( f 件条足满求�
。限差误对相的 x 求�字数效有位 5 有具 * x 似近 532.123 = x 值似近设� 1 �分 0 5 共�分 5 题每� �题各列下答解、一
据数散离定给� 9
… … … …
3
。的阶 2 是式公分差此
1+ n
x∂ 6 y∂ y∂x∂ y∂ y∂ x∂ + nf n ) 4 h(O + ] h f 2 ) n ( + n n + 2n f n2 2 + n2 [ + f∂ f∂ f∂ f 2∂ f 2 ∂ 3h f 2∂
� ) 3 h(O =
) k(
xM =
)1+ k (
x 式格代迭的组程方性线解� 3
∫ = kA ∑ 以所�立成确精 1 = )x ( f 对式公于由�或
0= k n
b = y L解 。 T )2,1,1−( = x 得 y = x U 解再� T )41−,7−,5( = y �得
。 a − b = xd1
0= k n
x
2 = )1( y � � 题问值初解求 �01 ey = ′ y �
… … … … 封 … … … …
○
3 / 2 = b , 2 / 3 = a �得之解�
� 0 > 1 = )2( f � 0 < 5− = )1( f 且� ]2,1[C ∈ )x ( f 则� 5 − x − x = )x ( f 记
1
。 2 为阶敛收法代迭�以所� 0 ≠
2 2 2
− = ) α(′′ ϕ � 0 =
2 2 − = ) α(′ ϕ 1 1
。 0 = ]4,6,2,1,3[ f � 5 = ]5,3,6,7[ f � 4 =
。 ]4,6,2,1,3[ f ,]5,3,6,7[ f ,]1,0[ f 商差求� 3 + x − x 5 = )x ( f 设�8
3
解
12 = b81 + a6� � 01 = b6 + a4 �
。由理敛收明说�敛收都 ]2 ,1[ ∈ 0x 值初意任对使�式格代 迭的敛收个一立建并�根一唯有内 ] 2, 1 [间区在 5 − 3 x = x 程方明说�分 1 1� 、三
�为组程方则正 � T )4 ,2 ,1 ,3( = f, T )4 ,1 ,0 ,1( = 1ϕ , T )1 ,1 ,1 ,1( = 0 ϕ 是于� x = )x ( 1ϕ � 1 = )x ( 0 ϕ 为数函基
3 − 2
。敛收故�件条 z t i h c s p i L 足满 y 量变于关 x ey = ) y ,x ( f 为因
3 )5 + x ( =| )x (′ ϕ | 1
�么什
� ]2,1[ ∈ x , 2 < 7 3 ≤ 5 + x 3 = )x ( ϕ ≤ 6 3 < 1 �足满 5 + x 3 = )x ( ϕ 数函代迭于由 ...,2,1,0 = k , 5 + k x 3 =
0 1
� � �0 � � �0 � = � � �0 �
3 = 3x 4 + 2 x + 1x 2� � x 取� 2 = 3x + 2 x 3 + 1x � 组程方性线解法 i b o c a J 用�分 1 1� 、二 � 1 = 3x − 2 x + 1x 2 �
解
○
。敛收都法代迭 ]2 ,1[ ∈ 0x 值初意任对�以所 3 ]2,1[ ∈ x ,1 < < 1
) x ,x ( )1,1( 5 −1 − x = )x ( 2P − x=x 3 2 )x , 2 x ( )1, 2 x ( 2
�x =1 )1,1( − x = )x ( 1P � 1 = )x ( 0P )1,x ( 解
. 1 > 2 ≥ ) M ( ρ 以所�值征特的 M 是 2 = λ 为因。敛收不 解
析分值数 期学 1 六 五 四 三 二 �01-9� 一 �8�1�一 分总
�称名程课
… … … … 密 名 姓 … … … … 号 学
○
第年学 0 1 0 2— 9 0 0 2
卷 试 试 考 院 生 究 研 学 大 北 东
… … … 级 班 …
2
1 *
�有则� 3− 01 <
6 2 6 3 3 81 7996954.0 ≈ ] nis 4 + nis 4 + nis 4 + nis 2 + nis 2 + 1 nis + 0 nis[ = 3 S ≈ I 5 1 1 2 1 1
… … … …
� � �3 2 0 � 。 � 1 4 0 � = M 中其 � � �0 1 2 �
… … … … … … … … 线 … … …
○
] 1� 1� [间区求� 7 。 )x ( 2P 式项多交正次二的 2 x = )x ( ρ 为数函权上 。 a − b = xd1
a b
�么什为�敛收否是 ...,2,1,0 = k , g +
… … … … 封 … … … …
○
。 )2 − x (x − = )x ( 3 H �是于 。 0 = a − � 1 = )b + a( − 则� )b + xa()2 − x (x = )x ( 3 H 设 解 。式达
� � � � 3 �� � 1 � � x �� 2 3 6 � 。解的 � 3 � = � 2 x �� 1 5 4 � 组程方求法解分 U L 用� 2 � � � � �� � 5 � � 1x �� 3 1 2 � 01 × 46551.0 =( 465510000.0 =
a b
∫ = xd)x ( kl ∑
0= k n
a b
∫ = xd)x ( k l
0= k n
a b
∫ ∑ = kA ∑
0= k n 0= k n a b
解
解
. kA ∑ 求�式公积求型值插是 ) k x ( f kA ∑ ≈ xd)x ( f
∫ 式公积求设 . 6
� � �� � � � � � 7 − 0 0 �� 1 0 3 � �7 − 0 3 � �2 3 6 � � 5 − 3 0 �� 0 1 2 � = A 以所� � 5 − 3 2 � → � 1 5 4 � 于由 � � �� � � � � � 3 1 2 �� 0 0 1 � � 3 1 2 � �3 1 2 �