2
1
1212λληηηη=<--a a （4－62）
考虑到所有高阶项的影响，一般取
2
2n
a ηη+=
（4－63）
可以取得很好的加速迭代效果。即在同样的迭代次数下用（4－59）式进行迭代，比用（4－46）式迭代的收敛速度快。
§4.5 子空间迭代法（矢量同时迭代法）
由矢量迭代法的基本原理可知，如果开始选用一组彼此线性无关的初始向量进行迭代，只要它们与第一阶特征矢量不正交，而且在迭代中不进行正交化处理，那么迭代的结果是它们都会收敛于第一阶特征矢量。
反之，如果在迭代过程中，不断的进行正交化处理，则迭代最后可以得到若干低阶特征对。这就是子空间迭代法的基本思想。
由于它是同时对几个特征向量进行迭代求解，因此，又叫做同时迭代法。 在子空间迭代中，一般采用的正交化方法是李兹法。因此可以认为矢量逆迭代法和李兹法的结合就是子空间迭代法。
对系统的若干阶特征对，它们满足的特征方程写成矩阵形式为：
])[](][[]][[λdiag X M X K = （4－64）
或
]][[])/1[](][[X M diag X K =λ （4－65）
其中，
}]{}{}{}[{][)()3()2()1(m X X X X X = （4－66）
?
?
???
?
?
??
???=m diag λλ
λλ/1000
00/1000
0/1]/1[2
1
（4－67） 引入动力矩阵
][][][1M K D -= （4－68）
]][[])/1[]([X D diag X =λ （4－69）
子空间迭代的步骤如下：
（1） 选择m 个任意矢量组成初始矢量矩阵，要求组成该矩阵的各矢量与所要
求解的前s 阶特征矢量不正交，而且相互独立。记为m n X ?][0。
通常取为：
??
?
???
???
?
?????
?????=10001
0100010100001100001][0
X （4－70）
为了保证前s 阶特征对的精度，推荐m 的选择按如下规则确定
8
8
82>+=≤=s s m s s m （4－71）
（2） 进行迭代运算
]][[][1-=r r X D Y （4－72）
在实际计算求解时，为了减少数值误差，不是用刚度矩阵求逆在乘以质量阵，来得到动力矩阵，然后计算上式。而是用高斯消元法求解下面形式的矩阵代数方程：
),2,1(}]{[}]{[1
m i X M Y K r i r i ==- （4－73）
得到
]}{}{}{}[{][321r m r r
r
r Y Y Y Y Y = （4－74）
（3） 进行李兹计算
以][r Y 为李兹基底（假设模态），进行李兹坐标变换，即取
}{][}{φr Y X = （4－75）
得到一个新的、降阶后的特征值问题：
])[(][][][][*λφφdiag M K r r r r = （4－76）
r T r r Y K Y K ]][[][][= （4－77） r T r r Y M Y M ]][[][][=
（4－78）
（4） 对解得的r ][φ进行归一化处理，通常采用模态质量为1的方法：
][][][][I M r r T r =φφ
（4－79）
（5） 形成下一次迭代的矢量矩阵
r r r Y X ][][][φ=
（4－80）
重复（2）－（5）步骤，直到求出的系统前s 个特征值都满足精度要求为止。可以证明，经过足够多次数的迭代后，有：
]
[][][][][*X Y diag diag r r i ≈≈φλλ （4－81）
迭代过程中得到的r ][φ对于r r k m ][,][是加权正交的，因而r X ][对[M]和[K]满足加权正交。由于在迭代过程中不断进行正交化处理，故最后得到的特征矢量是相互正交的。
§4.6 Lanczos 方法
Lanczos 方法是目前求解大型特征值问题的最有效的方法，其计算量比子空间迭代法要少数倍。
Lanczos 方法产生于1950年代，其基本思想是用递推公式产生一个正交的矢量矩阵——Lanczos 矢量矩阵，然后通过Lanczos 矢量矩阵将原来对称矩阵的特征值问题变换成一个三对角矩阵的特征值问题。
用Lanczos 方法求解特征值问题，包括两个步骤：Lanczos 矢量矩阵的形成和三对角矩阵的特征值求解。
Lanczos 方法求解特征值问题的优点在于，仅仅通过矩阵的相乘运算即可获得一个对于系统真实模态空间的、品质优良的假设模态矩阵（称为截断的Lanczos 矢量矩阵），它所张成的模态空间，可以很好的覆盖结构的离散化模型的低维真实模态空间。
因此，利用截断的Lanczos 矢量矩阵，不仅可以使系统模型降维，而且可以用来求解系统低阶模态特性，还可以用来求解系统的强迫振动响应。
【Lanczos 矢量矩阵】
分别记结构的质量矩阵和刚度矩阵为][M 和][K ，首先选择一个初始矢量
}{1v ，并进行归一化，使：
1}]{[}{11=v M v T （4－81）
然后按如下递推公式，求出第)1(+i 个Lanczos 矢量}{1+i v ：
}
{}{}{}{}]{[][}{11----=i i i i i i i i v v l r v M K l βα＝ （4－82）
其中
}
{1
}{0,})]{[}({}{}
]{[}{}{1
112
11i i i i T
i i i T i i r v r M r l M v +++=
===βββα （4－83） 若迭代到01=+i β，则算法精确收敛，停止迭代计算。 考虑到编程的方便，在实际计算时，采用如下的迭代格式： 选择适当的初值矢量}{1v ，并使1}]{[}{11=v M v T
计算}]{[][}{111v M K l -＝，令01=β，对m i ,3,2=作如下计算：
（1）}]{[}{i T i i l M v =α （4－84） （2）}{}{}{i i i i v l r α-= （4－85） （3）2
11})]{[}({i T i i r M r =+β （4－86） （4）}{1
}{1
1i i i r v ++=
β （4－87）
数值分析典型习题
特别声明：考试时需带计 算器作辅助计算 1．2015x *=是经四舍五入得到的近似值，则其相对误差* r e ≤-31 104 ?. 2. 01(),(), ,()n l x l x l x 是以01,, ,n x x x 为节点的拉格朗日插值基函数，则 3．设(0)1(1)3(2)4(3)2f =,f =,f =,f =，[0123]f =，，，1 3 - . 4. 利用Simpson 公式求?2 1 2dx x = 7.3 5. 设求积公式1 0()d (),(1)n k k k f x x A f x n ≈≥∑?=是Gauss 型求积公式，则3 n k k k A x == ∑1 .4 6. 数值微分公式(2)(2) ()i i i f x h f x h f x h +≈ --'的截断误差为 2().O h 7. 设1101A ?? = ??? ，则A 的谱半径()A ρ= 1 ，A 的条件数1cond ()A = 4. 8. 用牛顿下山法求解方程3 03 x x -=根的迭代公式是 2 13 3(1),3n n n n x x x x x λ+-=-- 下山条件是 1()().n n f x f x +< 9.对任意初始向量(0)x 及任意向量f ，线性方程组的迭代公式(1)()(0,1,2,)k k k +=+=x Bx f ，迭代序列()k x 收敛于方程组的精确解x *的充分必要条件是()1.ρ工程振动——模态分析、多自由度系统振动响应
1.复习模态分析理论 1.1单自由度系统频响函数（幅频、相频、实频与虚频、品质因子等） 系统的脉冲响应函数h(t)与系统的频响函数H(ω)是一对傅里叶变换对，与系统的传递函数H(s)是一对拉普拉斯变换对。即有： i ()()e d t H h t t ωω-∞ =? -∞ 1i () ( )e d 2π t h t H ωωω -∞ =?-∞ ()()e d 0 st H s h t t -∞ =? 1 i () ( )e d i 2πi st h t H s σωσ+∞=? -∞ 复频率响应的实部 2 1(/)R e [()]22 2 [1(/) ](2/)n H n n ωωωωω ξωω-= -+ 复频率响应的虚部 2/Im [()]22 2 [1(/)](2/) n H n n ξωω ωωω ξωω =- -+ 单自由度系统频响函数的各种表达式及其特征1 (w )2H k m w j k η=-+，对频响函数特征的描述 采用的几种表达式 1）幅频图：幅值与频率之间的关系曲线 2）相频图：相位与频率之间的关系曲线 3）实频图：实部与频率之间的关系曲线 4）虚频图：虚部与频率之间的关系曲线 5）矢端轨迹图（Nyquist 图） 1.2单自由度结构阻尼系统频响函数的各种表达形式 频响函数的基本表达式：11111 ()22222100 H m k k m j k j j ωω ηωωηωη = = ?=? -+-+-Ω+ 频响函数的极坐标表达式：()|()|j H H e ?ωω=，w H （） —幅频特性， a rc ta n 21η?? ? -= ? ? ?-Ω? —相频特性。 频响函数的直角坐标表达式： ()()() R I H H jH ωωω=+， ()() 211()222 1R H k ωη -Ω= ? -Ω+—实频特性， () 1()22 2 1I H k η ωη -=? -Ω+—虚频特性 频响函数的矢量表达式：()()()R I H H ωωω=+H i j 1.3单自由度结构阻尼系统频响函数各种表达式图形及数字特征 幅频特性：1|()|0H k ωη = 固有频率：0D ωω= 阻尼比：00 B A ω ωω ηω ω -?== 相频特性
数据结构习题解答
第一章概论自测题答案 一、填空题 1. 数据结构是一门研究非数值计算的程序设计问题中计算机的操作对象以及它们之间的关系和运算等的学科。 2. 数据结构被形式地定义为（D, R），其中D是数据元素的有限集合，R是D上的关系有限集合。 3. 数据结构包括数据的逻辑结构、数据的存储结构和数据的运算这三个方面的内容。 4. 数据结构按逻辑结构可分为两大类，它们分别是线性结构和非线性结构。 5. 线性结构中元素之间存在一对一关系，树形结构中元素之间存在一对多关系，图形结构中元素之间存在多对多关系。 6．在线性结构中，第一个结点没有前驱结点，其余每个结点有且只有1个前驱结点；最后一个结点没有后续结点，其余每个结点有且只有1个后续结点。 7. 在树形结构中，树根结点没有前驱结点，其余每个结点有且只有1个前驱结点；叶子结
点没有后续结点，其余每个结点的后续结点数可以任意多个。 8. 在图形结构中，每个结点的前驱结点数和后续结点数可以任意多个。 9．数据的存储结构可用四种基本的存储方法表示，它们分别是顺序、链式、索引和散列。 10. 数据的运算最常用的有5种，它们分别是插入、删除、修改、查找、排序。 11. 一个算法的效率可分为时间效率和空间效率。 二、单项选择题 （B）1. 非线性结构是数据元素之间存在一种： A）一对多关系B）多对多关系 C）多对一关系D）一对一关系 （ C ）2. 数据结构中，与所使用的计算机无关的是数据的结构； A) 存储B) 物理 C) 逻辑D) 物理和存储 （C）3. 算法分析的目的是：
A) 找出数据结构的合理性 B) 研究算法中的输入和输出的关系 C) 分析算法的效率以求改进 D) 分析算法的易懂性和文档性 （A）4. 算法分析的两个主要方面是： A) 空间复杂性和时间复杂性 B) 正确性和简明性 C) 可读性和文档性 D) 数据复杂性和程序复杂性 （ C ）5. 计算机算法指的是： A) 计算方法 B) 排序方法 C) 解决问题的有限运算序列 D) 调度方法 （B）6. 计算机算法必须具备输入、输出和等5个特性。 A) 可行性、可移植性和可扩充性 B) 可行性、确定性和有穷性 C) 确定性、有穷性和稳定性 D) 易读性、稳定性和安全性
数据结构题集c语言版答案严蔚敏吴伟民[1]
16 void Descend(int &x, int &y, int &z) { int t; if(xwhile(result[i].sport!=NULL) { switch(result[i].schoolname) { case 'A': score[0].totalscore+=result[i].score; if(result[i].gender==male) score[0].malescore+=result[i].score; else score[0].femalescore+=result[i].score; break; case 'B': score[1].totalscore+=result[i].score; if(result[i].gender==male) score[1].malescore+=result[i].score; else score[1].femalescore+=result[i].score; break; case 'C': score[2].totalscore+=result[i].score; if(result[i].gender==male) score[2].malescore+=result[i].score; else score[2].femalescore+=result[i].score; break; case 'D': score[3].totalscore+=result[i].score; if(result[i].gender==male) score[3].malescore+=result[i].score; else score[3].femalescore+=result[i].score; break; case 'E': score[4].totalscore+=result[i].score; if(result[i].gender==male) score[4].malescore+=result[i].score; else score[4].femalescore+=result[i].score; break; } i++; } for(s='A';s<='E';s++) { printf("School %c:\n",s); printf("Total score of male:%d\n",score[i].malescore); printf("Total score of female:%d\n",score[i].femalescore); printf("Total score of all:%d\n\n",score[i].totalscore); } } 19 Status Series(int ARRSIZE, int a[])
数值分析 第一章 学习小结
数值分析 第1章绪论 --------学习小结 一、本章学习体会 通过本章的学习，让我初窥数学的又一个新领域。数值分析这门课，与我之前所学联系紧密，区别却也很大。在本章中，我学到的是对数据误差计算，对误差的分析，以及关于向量和矩阵的范数的相关内容。 误差的计算方法很多，对于不同的数据需要使用不同的方法，或直接计算，或用泰勒公式。而对于二元函数的误差计算亦有其独自的方法。无论是什么方法，其目的都是为了能够通过误差的计算，发现有效数字、计算方法等对误差的影响。 而对误差的分析，则是通过对大量数据进行分析，从而选择出相对适合的算法，尽可能减少误差。如果能够找到一个好的算法，不仅能够减少计算误差，同时也可以减少计算次数，提高计算效率。 对于向量和矩阵的范数，我是第一次接触，而且其概念略微抽象。因此学起来较为吃力，仅仅知道它是向量与矩阵“大小”的度量。故对这部分内容的困惑也相对较多。 本章的困惑主要有两方面。一方面是如何能够寻找一个可靠而高效的算法。虽然知道算法选择的原则，但对于很多未接触的问题，真正寻找一个好的算法还是很困难。另一方面困惑来源于范数，不明白范数的意义和用途究竟算什么。希望通过以后的学习能够渐渐解开自己的疑惑。 二、本章知识梳理
2.1 数值分析的研究对象 数值分析是计算数学的一个重要分支，研究各种数学问题的数值解法，包括方法的构造和求解过程的理论分析。它致力于研究如何用数值计算的方法求解各种基本数学问题以及在求解过程中出现的收敛性，数值稳定性和误差估计等内容。 2.2误差知识与算法知识 2.2.1误差来源 误差按来源分为模型误差、观测误差、截断误差、舍入误差与传播误差五种。其中模型误差与观测误差属于建模过程中产生的误差，而截断误差、舍入误差与传播误差属于研究数值方法过程中产生的误差。 2.2.2绝对误差、相对误差与有效数字 1.（1）绝对误差e指的是精确值与近似值的差值。 绝对误差：
第九章矩阵特征值问题的数值方法
第9章矩阵特征值问题的数值 方法 9.1 特征值与特征向量 9.2 Hermite矩阵特征值问题 9.3 Jacobi方法 9.4 对分法 9.5 乘幂法 9.6 反幂法 9.7 QR方法
9.1 特征值与特征向量设A是n阶矩阵，x是非零列向量. 如果有数λ存在，满足， (1) 那么，称x是矩阵A关于特征值λ的特征向量.
如果把(1)式右端写为 ，那么(1)式又可写为: x λ ()0 I A x λ-=||0 I A λ-=即1110 ()||...n n n f I A a a a λλλλλ--=-=++++记 它是关于参数λ的n 次多项式，称为矩阵A 的特 征多项式， 其中a 0=(-1)n ｜A ｜. (2)
显然，当λ是A的一个特征值时，它必然 是的根. 反之，如果λ是的根，那么齐次方程组(2)有非零解向量x，使(1)式 成立. 从而，λ是A的一个特征值. A的特征值也称为A的特征根 . ()0 fλ= ()0 fλ=
矩阵特征值和特征向量有如下主要性质： 定理9.1.1 n阶矩阵A是降秩矩阵的充分必要 条件是A有零特征值. 定理9.1.2 设矩阵A与矩阵B相似，那么它们 有相同的特征值. 定理9.1.3 n阶矩阵A与A T有相同的特征值. 定理9.1.4 设λ ≠λj是n阶矩阵A的两个互异特 i 征值，x、y分别是其相应的右特征向 量和左特征向量，那么，x T y=0 .
9.2 Hermite矩阵特征值问题?设A为n阶矩阵，其共轭转置矩阵记为A H. 如果A=A H，那么，A称为Hermite矩阵.
数据结构题集与答案
判断题 1.数据的逻辑结构与数据元素本身的容和形式无关。（√） 2.一个数据结构是由一个逻辑结构和这个逻辑结构上的一个基本运算集构成的整体。（√） 3.数据元素是数据的最小单位。（√） 4.数据的逻辑结构和数据的存储结构是相同的。（×） 5.程序和算法原则上是没有区别的，所以在讨论数据结构时可以通用。（×） 6.从逻辑关系上讲，数据结构主要分为线性结构和非线性结构。（√） 7.数据的存储结构是数据的逻辑结构的存储映像。（×） 8.数据的物理结构是指数据在计算机实际的存储形式。（√） 9.数据的逻辑结构是依赖于计算机的。（×） 10.算法是对解题方法和的描述步骤。（√） 填空题： 1.数据有逻辑结构和存储结构两种结构。 2.数据逻辑结构除了集合以外，还包括线性结构、树形结构和图形结构。 3.数据结构按逻辑结构可分为两大类，它们是线性结构和非线性结构。 4.树形结构和图形结构合称为非线性结构。 5.在树形结构中，除了树根结点以外，其余每个结点只有 1 个前驱结点。 6.在图形结构中，每个结点的前驱结点数和后继结点数可以任意多个。 7.数据的存储结构又叫物理结构。 8.数据的存储结构形式包括顺序存储、链式存储、索引存储和散列存储。 9.线性结构中的元素之间存在一对一的关系。 10.树形结构中的元素之间存在一对多的关系。 11.图形结构的元素之间存在多对多的关系。 12.数据结构主要研究数据的逻辑结构、存储结构和算法（或运算）3个方面 的容。 13.数据结构被定义为（D，R），其中D是数据的有限集合，R是D上的关系的 有限集合。 14.算法是一个有穷指令的集合。 15.算法效率的度量可以分为事先估算和事后统计法。 16.一个算法的时间复杂性是算法输入规模的函数。 17.算法的空间复杂度是指该算法所耗费的存储空间，它是该算法求解问题 规模n的函数。 18.若一个算法中的语句频度之和为T（n）=6n+3nlog2n，则算法的时间复杂度为O （nlog2n ）。 若一个算法中的语句频度之和为T（n）=3n+nlog2n+n2，则算法的时间复杂度为 ___O（n*n）_______ 。 数据结构是一门研究非数值计算的程序设计总是中计算机的操作对象，以及它们之间的关系和运算的学科。 19.串的两种最基本的存储方式是顺序存储方式链式存储方式。 20.两个串相等的充分必要条件是、长度相等对应位置的字符相同。
数值分析作业思考题汇总
￥ 数值分析思考题1 1、讨论绝对误差（限）、相对误差（限）与有效数字之间的关系。 2、相对误差在什么情况下可以用下式代替 3、查阅何谓问题的“病态性”，并区分与“数值稳定性”的不同点。 4、取 ，计算 ，下列方法中哪种最好为什么（1）(3 3-，（2）(2 7-，（3） ()3 1 3+ ，（4） ()6 1 1 ，（5）99- , 数值实验 数值实验综述：线性代数方程组的解法是一切科学计算的基础与核心问题。求解方法大致可分为直接法和迭代法两大类。直接法——指在没有舍入误差的情况下经过有限次运算可求得方程组的精确解的方法，因此也称为精确法。当系数矩阵是方的、稠密的、无任何特殊结构的中小规模线性方程组时，Gauss消去法是目前最基本和常用的方法。如若系数矩阵具有某种特殊形式，则为了尽可能地减少计算量与存储量，需采用其他专门的方法来求解。 Gauss消去等同于矩阵的三角分解，但它存在潜在的不稳定性，故需要选主元素。对正定对称矩阵，采用平方根方法无需选主元。方程组的性态与方程组的条件数有关，对于病态的方程组必须采用特殊的方法进行求解。 数值计算方法上机题目1 1、实验1. 病态问题 实验目的： 算法有“优”与“劣”之分，问题也有“好”和“坏”之别。所谓坏问题就是问题本身的解对数据变化的比较敏感，反之属于好问题。希望读者通过本实验对此有一个初步的体会。 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）。 $ r e x x e x x ** * ** - == 141 . ≈)61
ANSYS— 弹性平面问题、振动模态分析
ANSYS ——有限元分析 弹性平面问题、振动模态分析 1、弹性平面问题 1、1.题目一：（见图一所示） 图1 已知条件： 1.5a m =，0.4c m =，0.5d m =，6/q kN m =，5F kN =； 1、1.1解题的总体思路 由于单元体是一个300×140的，为了方便计算，采用直接建模法，先创建一个30×14的单元体结构，在挖去15×4的单元，建立如下模型（见图二所示） 图2 并且对模型进行加载和约束，左边为固定端约束，右下角为端约束。荷载分别为均布荷载和一个集中力荷载。 1、1.2运行结果 此节只显示运行的结果和简单的解释，详细的命令见1、1.3节命令流中各个命令的注解。 1、各个节点的位移和扭矩 主要列举了具有代表意义的节点，由于节点有15×31个，所以只列出约束处的
节点的位移和扭矩。 只列出了31节点的位移，其他约束处的位移都为0 结果显示出：Ux=0.017236mm Uy=0mm 2、受力后与受力前变形图（放大）【见图3所示】 图3 3、X方向的变形图【见图4所示】 图4 4、Y方向的变形图【见图5所示】
图5 5、内力图【见图6所示】 图6 结论： 节点31处是最容易收到破坏的，因此再设计时应注意此处的设计。 1、1.3命令流 /PREP7 N,1,0,0！确定第一个节点 N,31,300,0！确定第31个节点 FILL,1,31！在1到31节点中插入节点 NGEN,15,31,1,31,1,0,10！复制上述节点15行，每行间距为10 ET,1,PLANE42！常量的设置 MP,EX,1,200E9 MP,NUXY,1,0.3 E,1,2,33,32 ！创建第一个单元 EGEN,30,1,1 ！复制1到31个单元的建立 EGEN,14,31,1,30 ！所有的单元创建 EDELE,151,165 ！下面都是挖去中间的面 EDELE,181,195 EDELE,211,225 EDELE,241,255
数据结构习题与答案
第 1 章绪论 课后习题讲解 1. 填空 ⑴（）是数据的基本单位，在计算机程序中通常作为一个整体进行考虑和处理。 【解答】数据元素 ⑵（）是数据的最小单位，（）是讨论数据结构时涉及的最小数据单位。 【解答】数据项，数据元素 【分析】数据结构指的是数据元素以及数据元素之间的关系。 ⑶从逻辑关系上讲，数据结构主要分为（）、（）、（）和（）。 【解答】集合，线性结构，树结构，图结构 ⑷数据的存储结构主要有（）和（）两种基本方法，不论哪种存储结构，都要存储两方面的内容：（）和（）。 【解答】顺序存储结构，链接存储结构，数据元素，数据元素之间的关系 ⑸算法具有五个特性，分别是（）、（）、（）、（）、（）。 【解答】有零个或多个输入，有一个或多个输出，有穷性，确定性，可行性 ⑹算法的描述方法通常有（）、（）、（）和（）四种，其中，（）被称为算法语言。 【解答】自然语言，程序设计语言，流程图，伪代码，伪代码 ⑺在一般情况下，一个算法的时间复杂度是（）的函数。 【解答】问题规模 ⑻设待处理问题的规模为n，若一个算法的时间复杂度为一个常数，则表示成数量级的形式为（），若为n*log25n，则表示成数量级的形式为（）。 【解答】Ο(1)，Ο(nlog2n) 【分析】用大O记号表示算法的时间复杂度，需要将低次幂去掉，将最高次幂的系数去掉。 2. 选择题 ⑴顺序存储结构中数据元素之间的逻辑关系是由（）表示的，链接存储结构中的数据元素之间的逻辑关系是由（）表示的。 A 线性结构 B 非线性结构 C 存储位置 D 指针 【解答】C，D 【分析】顺序存储结构就是用一维数组存储数据结构中的数据元素，其逻辑关系由存储位置（即元素在数组中的下标）表示；链接存储结构中一个数据元素对应链表中的一个结点，元素之间的逻辑关系由结点中的指针表示。
第六章学习小结
第6章数值积分 --------学习小结 一、本章学习体会 通过学习本章我学会了利用计算机求积分的方法，可以说这一章是第五章的一个应用。其基本思想是对被奇函数进行拟合，给出数值积分。 这一章有个小小的疑惑:王老师上课说，我们都是在第五章拉格朗日插值法的思想下推出的许多求积分的方法，别的方法不好。我想假如我们在实际中求某个函数的积分，我们可先求出某些节点的函数值，然后用曲线拟合的方法或别的函数逼近的方法求出函数近似表达式，然后积分，感觉这样也挺好的。还有一个疑惑就是高斯型求积公式是在拉格朗日插值法的基础上推出的为什么能具有收敛性。拉格朗日插值中当节点数过多时不是就不准确了吗？ 二．本章知识梳理 第六章学的是数值积分。在实际工程中有很多积分我们是没有办法直接手工算出的，我们必须借助与计算机，而我们这章学的就是如何利用计算机实现积分的近似计算即数值积分法。 我们先介绍了插值型求积公式，这种方法实质是利用拉格朗日插值法近似逼近被插函数，后来我们通过一个例题了解到插值节点的选取对积分的代数精度有很大影响，我们就想到了直接将被积区间等分，就有了Newton-cotes求积公式，实质是等步长的拉格朗日插值近似逼近被插函数。但Newton-cotes求积公式不具有收敛性和稳定性，
我们常用n=1,2,4的求积公式。这其实也应了高次拉格朗日插值不可取。当插值节点多时我们怎么办呢？后来我们又引进了复化求积公式，包括复化梯形公式和复化Simpson 公式，实质是将区间等分，在每个小区间上利用Newton-cotes 求积公式。这样一来求积公式就具有了收敛性和稳定性。但复化求积公式要把节点的函数值都求出来，这就增大了计算量而且还不能按我们要求的精确度来选取补偿，基于复化求积的这些缺点我们又想出了用变步长算法即逐次半分法来求解。但如果我们遇到()()b a x f x dx ρ?这样的积分该怎么做呢？则我们又引进了高斯型求积公式。这种方法也是基于拉格朗日插值法思想构造的公式高斯型求积公式关键是确定节点。找一个在(a,b)区间带权()x ρ的正交多项式的零点位置即为节点。我们可以利用前面学到的四种正交多项式来求解。高斯型求积公式可以达到插值型求积公式的最高精度。如果有n 个节点，则其代数精度为2n-1.但高斯型求积公式实际应用是节点和求积系数没有继承性。所以在实际计算时我们要根据实际情况选择适当的求积公式。 1、求积公式的一般形式： )()(0 k b a n k k x f dx x f ? ∑=≈λ ?∑=-=b a n k k k n x f dx x f R 0 )()(λ 代数精度：当)(x f 为次数不高于m 的多项式时带入求积公式左边等于右边，当为m+1次时，左右两边不相等，此时求积公式就为m 次代数精度。
数值分析思考题[综合]
1、讨论绝对误差（限）、相对误差（限）与有效数字之间的关系。 2、相对误差在什么情况下可以用下式代替？ 3、查阅何谓问题的“病态性”，并区分与“数值稳定性”的不同点。 4、 取 ，计算 ，不用计算而直接判断下列式子中哪 种计算效果最好？为什么？ （1）(3 3-，（2）(2 7-，（3） (3 1 3+，（4） ) 6 11 ，（5）99-5. 应用梯形公式 ))()((2b f a f a b T +-= 计算积分1 0x I e dx -=?的近似值，在整个计算过程中按四舍五入规则取五位小数。计算中产生的误差的主要原因是截断误差还是舍入误差？为什么？ 6. 下列各数都是经过四舍五入得到的近似值，试指出他们有几位有效数字，并给出其绝对误差限与相对误差限。 (1) 1021.1*1=x ；(2) 031.0*2=x ；(3) 40.560*3=x 。 7. 下列公式如何计算才比较准确？ (1) 212 x e -，1x <<；(2) 12 1 N N dx x ++? ，1>>N ；(3) ，1x >>。 8. 序列{}n y 满足递推关系1101n n y y -=-，12,,n =，若0141.y =≈，计算到10y 时误差有多大？这个计算过程数值稳定吗？ r e x x e x x ***** -== 141.≈) 6 1
1、怎样确定一个隔根区间？如何求解一个方程的全部实根？如：已知方程：1020()x f x e x =+-=在(),-∞+∞有实数根，用二分法求它的全部实根，要求误差满足210*k x x --<？若要求6*10k x x --<，需二分区 间多少次？ 2、求解一个非线性方程的迭代法有哪些充分条件可以保障迭代序列收敛于方程的根？对方程3210()f x x x =--=，试构造两种不同的迭代法，且均收敛于方程在[]12,中的唯一根。 3、设0a >，应用牛顿法于方程30x a -= 确定常数,p q 和r 使得迭代法 2 125k k k k qa ra x px x x +=++， 012,, , k = 4、对于不动点方程()x x ?=，()x ?满足映内性和压缩性是存在不动点的充分条件，他们也是必要条件吗？试证明：（1）函数21()x x ?=-在闭区间[]02,上不是映内的，但在其上有不动点；（2）函数 1()ln()x x e ?=+在任何区间[],a b 上都是压缩的，但没有不动点。 5、设*x 是方程0()f x =的根，且0*'()f x ≠，''()f x 在*x 的某个邻域上连续。试证明：Newton 迭代序列{}k x 满足 12122**()''() lim () '()k k k k k x x f x x x f x -→∞---=-- 6. 设有方程1 12 sin x x =+。对于迭代法1112 ()sin()k k k x x x ?+==+，试证：对 任何15.b ≥，迭代函数()x ?在闭区间[0.5,b]上满足映内性和压缩性。用所给方
数据结构题集答案复习过程
数据结构题集答案
数据结构题集 第一章绪论 一、单选题 1.在数据结构中，从逻辑上可以把数据结构分成【 C 】。 A.动态结构和静态结构 B.紧凑结构和非紧凑结构 C.线性结构和非线性结构 D.内部结构和外部结构 2.数据结构在计算机内存中的表示是指【 A 】。 A.数据的存储结构 B.数据结构 C.数据结构的逻辑结构 D.数据元素之间的关系 3. 【 A 】是数据的最小单位，【 B 】是数据的基本单位。 A.数据项 B.数据元素 C.信息项 D.表元素 4. 计算机所处理数据一般具有某种内在联系，这是指【 B 】。 A.数据与数据之间存在某种关系 B.数据元素与数据元素之间存在某种关系 C.元素内部存在某种结构 D.数据项与数据项之间存在某种关系 5.算法分析的目的是【 C 】。 A.找出数据结构的合理性 B.研究输入和输出的关系 C.分析算法的效率以求改进 D.分析算法的易懂性 6.在存储数据时，不仅要考虑存储各数据元素的值，而且还要存储【 C 】。 A.数据处理的方法 B.数据元素的类型 C.数据元素之间的关系 D.数据的存储方法
7.算法分析的主要任务是分析【 D 】。 A.算法是否具有较好的可读性 B.算法中是否存储语法错误和逻辑错误 C.算法的功能是否符合设计要求 D.算法的执行时间与问题规模之间的关系。 8.数据的运算【 A 】。 A.效率与采用何种存储结构有关 B.是根据存储结构来定义的 C.有算术运算和关系运算两大类 D.必须用程序设计语言来描述 9.算法的计算量的大小称为算法的【 B 】。 A.效率 B.时间复杂度 C.现实性 D.难度 10.连续存储分配时，存储单元的地址【A 】。 A.一定连续 B.一定不连续 C.不一定连续 D.部分连续，部分不连续 二、判断题 1.数据元素是数据结构的最小单位【.×】。 2.数据的逻辑结构说明数据元素之间的顺序关系，它依赖于计算机的存储结构【×.】。 3.数据的逻辑结构指数据元素的各数据项之间的逻辑关系【×.】。 4.算法的优劣与算法的描述语言无关，但与使用的计算机有关【.×】。 5.数据结构的抽象操作的定义与具体实现有关【.×】。
机翼模型的振动模态分析
机设1305 彭鹏程1310140521 一个简化的飞机机翼模型如图所示，该机翼沿延翼方向为等厚度。有关的几何尺寸见下图，机翼材料的常数为：弹性模量E=0.26GPa，泊松比m=0.3，密度r =886 kg/m。对该结构进行振动模态的分析。 (a) 飞机机翼模型 (b) 翼形的几何坐标点 振动模态分析计算模型示意图 解答这里体单元SOLID45 进行建模，并计算机翼模型的振动模态。 建模的要点： ⑴首先根据机翼横截面的关键点，采用连接直线以及样条函数< BSPLIN >进行连接以形成一个由封闭线围成的面； ⑵在生成的面上采用自由网格划分生成面单元(PLANE42)； ⑶设置体单元SOLID45，采用< VEXT>进行Z 方向的多段扩展； ⑷设置模态分析< ANTYPE,2>，采用Lanczos 方法进行求解< MODOPT,LANB >； ⑸在后处理中，通过调出相关阶次的模态； ⑹显示变形后的结构图并进行动态演示。 给出的基于图形界面的交互式操作(step by step)过程如下。 (1) 进入ANSYS(设定工作目录和工作文件) 程序→ANSYS →→ANSYS Interactive →Working directory ( 设置工作目录) →Initial jobname(设置工作文件名)：Modal→Run (2) 设置计算类型 ANSYS Main Menu：Preferences…→Structural →OK (3) 选择单元类型 ANSYS Main Menu：Preprocessor →Element Type →Add/Edit/Delete →Add…→Structural solid：Quad 4node 42 →Apply →solid →Brick 8node 45→OK →Close (4) 定义材料参数 ANSYS Main Menu：Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic →Isotropic:EX:0.26E9(弹性模量),PRXY:0.3(泊
数据结构习题集答案解析_清华大学版
第1章 绪论 1.1 简述下列术语：数据，数据元素、数据对象、数据结构、存储结构、数据类型和抽象数据类型。 解：数据是对客观事物的符号表示。在计算机科学中是指所有能输入到计算机中并被计算机程序处理的符号的总称。 数据元素是数据的基本单位，在计算机程序常作为一个整体进行考虑和处理。 数据对象是性质相同的数据元素的集合，是数据的一个子集。 数据结构是相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合。 存储结构是数据结构在计算机中的表示。 数据类型是一个值的集合和定义在这个值集上的一组操作的总称。 抽象数据类型是指一个数学模型以及定义在该模型上的一组操作。是对一般数据类型的扩展。 1.2 试描述数据结构和抽象数据类型的概念与程序设计语言中数据类型概念的区别。 解：抽象数据类型包含一般数据类型的概念，但含义比一般数据类型更广、更抽象。一般数据类型由具体语言系统部定义，直接提供给编程者定义用户数据，因此称它们为预定义数据类型。抽象数据类型通常由编程者定义，包括定义它所使用的数据和在这些数据上所进行的操作。在定义抽象数据类型中的数据部分和操作部分时，要求只定义到数据的逻辑结构和操作说明，不考虑数据的存储结构和操作的具体实现，这样抽象层次更高，更能为其他用户提供良好的使用接口。 1.3 设有数据结构(D,R)，其中 {}4,3,2,1d d d d D =，{}r R =，()()(){}4,3,3,2,2,1d d d d d d r = 试按图论中图的画法惯例画出其逻辑结构图。 解： 1.4 试仿照三元组的抽象数据类型分别写出抽象数据类型复数和有理数的定义（有理数是其分子、分母均为自然数且分母不为零的分数）。 解： ADT Complex{ 数据对象：D={r,i|r,i 为实数} 数据关系：R={} 基本操作： InitComplex(&C,re,im) 操作结果：构造一个复数C ，其实部和虚部分别为re 和im DestroyCmoplex(&C) 操作结果：销毁复数C Get(C,k,&e) 操作结果：用e 返回复数C 的第k 元的值 Put(&C,k,e) 操作结果：改变复数C 的第k 元的值为e IsAscending(C) 操作结果：如果复数C 的两个元素按升序排列，则返回1，否则返回0 IsDescending(C)
振动系统的模态分析
理论力学振动系统模态分析实验 一．实验目的： 1.了解数字化测试技术的原理和做法。学习模态分析原理。 2.学会用“锤击发”测量振动系统的模态参数与振型。 二．实验仪器： 1.MSC-1型弹性力锤。 2.Yj9A压电加速度传感器。 3.Zj-601A型震动教学试验仪。 三．实验装置示意图： 四、实验原理： 本实验测试对象是弹性梁。实验步骤与原理是：由力锤锤击被测物体，锤体内的力传感器与被测物体上的加速度计同时记录下脉冲激励与被测物体的响应，震动教学试验仪放大并转化为电压，经接口箱，传入计算机的采集分析系统记录。数据采集完毕后，动用分析系统，首先对数据进行传递函数分析，然后，进入模态分析，根据振动理论，分析系统在确定阶数后，进行质量或振型归一，自动生成分析结果并可以生成振动的动画显示，各阶频率、模态质量、模态刚度、模态阻尼比同时列出。
五、实验步骤： 1.准备工作：先将梁分画成所需的单元格，节点编号，将加速度计固定在梁的 五分之二处（避免放在节点处）。 2. 设备连接：将力锤与加速度计与电荷放大器连接，按力锤与加速度计的灵 敏度分别调好电荷放大器上的旋钮，并选好相应的滤波上限开关。再将二信号输出端与接口箱相应频道相连。 3. 进入计算机采集分析系统参数设置部分，设定实验名称与各频道单位。 4. 进入计算机采集分析系统菜单中模态分析部分，画出被测对象的几何图形 及节点号，给出约束条件。 5. 进入计算机采集分析系统的信号采集部分，开始实验。 6.对17个测试位置依次进行敲击，没一个测试点进行三次。以减小误差。 7.调用采集的数据，打开分析界面，调入波形。进行函数分析，模态拟合。 8.振型编辑，质量归一，至此分析完毕，显示动画 9输出数据及计算结果，保存动画截图。
严蔚敏数据结构题集(C语言版)完整答案.doc
严蔚敏 数据结构C 语言版答案详解 第1章 绪论 1.1 简述下列术语：数据，数据元素、数据对象、数据结构、存储结构、数据类型和抽象数据类型。 解：数据是对客观事物的符号表示。在计算机科学中是指所有能输入到计算机中并被计算机程序处理的符号的总称。 数据元素是数据的基本单位，在计算机程序中通常作为一个整体进行考虑和处理。 数据对象是性质相同的数据元素的集合，是数据的一个子集。 数据结构是相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合。 存储结构是数据结构在计算机中的表示。 数据类型是一个值的集合和定义在这个值集上的一组操作的总称。 抽象数据类型是指一个数学模型以及定义在该模型上的一组操作。是对一般数据类型的扩展。 1.2 试描述数据结构和抽象数据类型的概念与程序设计语言中数据类型概念的区别。 解：抽象数据类型包含一般数据类型的概念，但含义比一般数据类型更广、更抽象。一般数据类型由具体语言系统内部定义，直接提供给编程者定义用户数据，因此称它们为预定义数据类型。抽象数据类型通常由编程者定义，包括定义它所使用的数据和在这些数据上所进行的操作。在定义抽象数据类型中的数据部分和操作部分时，要求只定义到数据的逻辑结构和操作说明，不考虑数据的存储结构和操作的具体实现，这样抽象层次更高，更能为其他用户提供良好的使用接口。 1.3 设有数据结构(D,R)，其中 {}4,3,2,1d d d d D =，{}r R =，()()(){}4,3,3,2,2,1d d d d d d r = 试按图论中图的画法惯例画出其逻辑结构图。 解： 1.4 试仿照三元组的抽象数据类型分别写出抽象数据类型复数和有理数的定义（有理数是其分子、分母均为自然数且分母不为零的分数）。 解： ADT Complex{ 数据对象：D={r,i|r,i 为实数} 数据关系：R={} 基本操作： InitComplex(&C,re,im) 操作结果：构造一个复数C ，其实部和虚部分别为re 和im DestroyCmoplex(&C) 操作结果：销毁复数C Get(C,k,&e) 操作结果：用e 返回复数C 的第k 元的值
数值分析第六章实验报告
一、实验名称 Newton-cotes型求积公式 二、实验目的 学会Newton-cotes型求积公式,并应用该算法于实际问题。 三、实验内容 求定积分?π cos xdx e x 四、实验要求 选择等分份数n,用复化Simpson求积公式求上述定积分的误差不超过8 10-的近似值,用MATLAB中的内部函数int求此定积分的准确值,与利用复化Simpson求积公式计算的近似值进行比较。 五、实验程序与输出结果 在MATALAB的Editor窗口中输入以下程序： function y=comsimpson(fun,a,b,n) z1=feval (fun,a)+ feval (fun,b);m=n/2; h=(b-a)/(2*m); x=a; z2=0; z3=0; x2=0; x3=0; for k=2:2:2*m x2=x+k*h; z2= z2+2*feval (fun,x2); end for k=3:2:2*m x3=x+k*h; z3= z3+4*feval (fun,x3); end y=(z1+z2+z3)*h/3; 然后保存为然后保存为comsimpson.m的文件 在MATALAB工作窗口命令窗口中输入： Q2 =comsimpson (@fun,0,pi,1000000000) syms x fi=int(exp(x).*cos(x),x,0,pi); Fs= double (fi)
wQ2= double (abs(fi-Q2) ) 运行后结果： Q2=-12.0703，Fs=-12.0703, wQ2=5.2654e-08 六、实验结果分析 利用复化simpson求积公式计算运行后其结果为Q2=-12.0703，利用内部函数求解的结果为Fs=-12.0703,两者的误差为wQ2=5.2654e-08。从中可以看出误差结果达到了1E-8级数，而相对应的N已经取到了10亿次，再增大N对结果已经没有太大变化。可见复化simpson要得到比较准确的结果需要运算的次数比较大。
车辆系统振动的理论模态分析
振 动 与 冲 击 第20卷第2期 JOURNA L OF VI BRATION AND SHOCK V ol.20N o.22001 工程应用 车辆系统振动的理论模态分析 Ξ 陶泽光 李润方 林腾蛟 (重庆大学机械传动国家重点实验室,重庆 400044) 摘 要 将车体和转向架看成弹性体,采用有限元方法,建立用空间梁单元描述的具有50个自由度的车辆系统力 学模型,并以客车为例研究其垂向振动的固有特性,所得结果既反映系统动力学性能,又为动态响应计算和分析打下基础。 关键词:车辆动力学,模态分析,有限元法中图分类号:TH132.41 0 引 言 高速铁路运输以快速、节能、经济、安全和污染小 等优势,在与高速公路和航空等运输形式的竞争中迅速发展起来。列车运行速度的提高给机车车辆提出了许多新要求,带来了新的课题,如大的牵引动力、大的制动功率、剧烈的横向动力作用和更加明显的垂向越轨动力作用、复杂的高速气流、振动和噪声等。其中,振动和噪声是高速列车一个非常重要的问题,它既关系到高速列车运行的安全性,又关系到列车高速运行时的乘坐舒适度。 车辆系统是由车体、转向架构架、轮对,通过悬挂 元件联接起来的机械系统。通常,把车体及装载、转 向架构架及安装部件、轮对及装备视为刚体,作为刚体动力学系统,研究其动力特性[1,2],这方面的技术已比较成熟,有商品化的通用软件可供使用[3]。 本文将车体和转向架看成弹性体,采用有限元法,建立了用六自由度节点空间梁单元描述的车辆系统动力学模型,由于包括车辆的浮沉、点头垂向振动,车辆的横摆、侧滚和摇头横向振动的研究。在建立车辆系统离散化模型的基础上,计算车辆垂向振动的各阶固有频率和振型,为车辆系统的动态响应计算和分析打下基础 。 图1 车辆振动系统的有限元模型 1 车辆的动力学模型 将车辆振动系统简化为图1所示的分析模型,即 由车体、转向架和轮对通过弹簧与阻尼器连接起来的振动系统。其中,将车体和转向架看成空间弹性梁,每 Ξ西南交通大学牵引动力国家重点实验室开放课题基金资助项目 收稿日期:2000-10-10 修改稿收到日期:2000-11-20 第一作者 陶泽光 男,博士,副教授1963年12月生
