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计算方法(孙志忠)习题 第二章方程求根

计算方法(孙志忠)习题 第二章方程求根

第二章 方程求根

一、填空题

1、3 ()2510f x x x =??=用二分法求方程在区间[1,3]内的根,进行

一步后根所在区间为( ),进行两步后根所在区间为( )。

2、解方程()0f x =的简单迭代法的迭代函数()x ?满足在有根区间内

( ),则在有根区间内任意取一点作为初始值,迭代解都收敛。

3、设)(x f 可微,求方程)(x f x =根的牛顿迭代格式是( )。

二、问答题

1、用牛顿法求方程30()10 1.5f x x x x =??==在附近的一个根,并精确到6位有效数字。

[]42,

11,2x x =?2.给定方程()试说明该方程在内有根;

(2)构造一个求此根的收敛的迭代法,并说明理由。

3、给定方程()(1)10x f x x e =??= 1) 分析该方程存在几个根;

2) 用迭代法求出这些根,精确至5位有效数;

3) 说明所用的迭代格式是收敛的。

计算方法——第二章——课后习题答案刘师少

2.1 用二分法求方程013=--x x 在[1, 2]的近似根,要求误差不超过3102 1-?至少要二分多少? 解:给定误差限ε=0.5×10-3,使用二分法时,误差限为 )(211*a b x x k k -≤-+ 只要取k 满足ε<-+)(2 11 a b k 即可,亦即 96678.912lg 10lg 35.0lg 12lg lg )lg(=-+-=---≥εa b k 只要取n =10. 2.3 证明方程1 -x –sin x =0 在区间[0, 1]内有一个根,使用二分法求误差不超过 0.5×10-4的根要二分多少次? 证明 令f (x )=1-x -sin x , ∵ f (0)=1>0,f (1)=-sin1<0 ∴ f (x )=1-x -sin x =0在[0,1]有根.又 f '(x )=-1-c os x<0 (x ∈[0.1]),故f (x ) 在[0,1]单调减少,所以f (x ) 在区间 [0,1]内有唯一实根. 给定误差限ε=0.5×10-4,使用二分法时,误差限为 )(211*a b x x k k -≤-+ 只要取k 满足ε<-+)(211 a b k 即可,亦即 7287.1312 lg 10lg 45.0lg 12lg lg )lg(=-+-=---≥εa b k 只要取n =14. 2.4 方程0123=--x x 在x =1.5附近有根,把方程写成四种不同的等价形式,并建立相应的迭代公式: (1)211x x +=,迭代公式2111k k x x +=+ (2)231x x +=,迭代公式3211k k x x +=+ (3)112-=x x ,迭代公式111-=+k k x x (4)13-=x x ,迭代公式131-=+k k x x 试分析每种迭代公式的收敛性,并选取一种收敛迭代公式求出具有四位有效数字的近似根。 解:(1)令211)(x x f + =,则3 2)(x x f -=',由于 159.05.112)(33<≈≤='x x f ,因而迭代收敛。 (2)令321)(x x f +=,则322)1(3 2)(-+='x x x f ,由于

《数值计算方法》试题集及答案

《数值计算方法》复习试题 一、填空题: 1、????? ?????----=410141014A ,则A 的LU 分解为 A ??? ?????????=? ?????????? ?。 答案: ?? ????????--??????????--=1556141501 4115401411A 2、已知3.1)3(,2.1)2(,0.1)1(===f f f ,则用辛普生(辛卜生)公式计算求得 ?≈3 1 _________ )(dx x f ,用三点式求得≈')1(f 。 答案:, 3、1)3(,2)2(,1)1(==-=f f f ,则过这三点的二次插值多项式中2 x 的系数为 , 拉格朗日插值多项式为 。 答案:-1, )2)(1(21 )3)(1(2)3)(2(21)(2--------= x x x x x x x L 4、近似值*0.231x =关于真值229.0=x 有( 2 )位有效数字; 5、设)(x f 可微,求方程)(x f x =的牛顿迭代格式是( ); ( 答案 )(1)(1n n n n n x f x f x x x '--- =+ 6、对1)(3 ++=x x x f ,差商=]3,2,1,0[f ( 1 ),=]4,3,2,1,0[f ( 0 ); 7、计算方法主要研究( 截断 )误差和( 舍入 )误差; 8、用二分法求非线性方程 f (x )=0在区间(a ,b )内的根时,二分n 次后的误差限为 ( 1 2+-n a b ); 9、求解一阶常微分方程初值问题y '= f (x ,y ),y (x 0)=y 0的改进的欧拉公式为

( )] ,(),([2111+++++=n n n n n n y x f y x f h y y ); 10、已知f (1)=2,f (2)=3,f (4)=,则二次Newton 插值多项式中x 2系数为( ); 11、 两点式高斯型求积公式?1 d )(x x f ≈( ?++-≈1 )] 321 3()3213([21d )(f f x x f ),代数精 度为( 5 ); 12、 解线性方程组A x =b 的高斯顺序消元法满足的充要条件为(A 的各阶顺序主子式均 不为零)。 13、 为了使计算 32)1(6 )1(41310-- -+-+ =x x x y 的乘除法次数尽量地少,应将该表 达式改写为 11 ,))64(3(10-= -++=x t t t t y ,为了减少舍入误差,应将表达式 19992001-改写为 199920012 + 。 14、 用二分法求方程01)(3 =-+=x x x f 在区间[0,1]内的根,进行一步后根的所在区间 为 ,1 ,进行两步后根的所在区间为 , 。 15、 、 16、 计算积分?1 5 .0d x x ,取4位有效数字。用梯形公式计算求得的近似值为 ,用辛卜 生公式计算求得的近似值为 ,梯形公式的代数精度为 1 ,辛卜生公式的代数精度为 3 。 17、 求解方程组?? ?=+=+042.01532121x x x x 的高斯—塞德尔迭代格式为 ?????-=-=+++20/3/)51()1(1)1(2)(2)1(1 k k k k x x x x ,该迭 代格式的迭代矩阵的谱半径)(M ρ= 121 。 18、 设46)2(,16)1(,0)0(===f f f ,则=)(1x l )2()(1--=x x x l ,)(x f 的二次牛顿 插值多项式为 )1(716)(2-+=x x x x N 。 19、 求积公式 ?∑=≈b a k n k k x f A x x f )(d )(0 的代数精度以( 高斯型 )求积公式为最高,具 有( 12+n )次代数精度。

计算方法的课后答案

《计算方法》习题答案 第一章 数值计算中的误差 1.什么是计算方法?(狭义解释) 答:计算方法就是将所求的的数学问题简化为一系列的算术运算和逻辑运算,以便在计算机上编程上机,求出问题的数值解,并对算法的收敛性、稳定性和误差进行分析、计算。 2.一个实际问题利用计算机解决所采取的五个步骤是什么? 答:一个实际问题当利用计算机来解决时,应采取以下五个步骤: 实际问题→建立数学模型→构造数值算法→编程上机→获得近似结果 4.利用秦九韶算法计算多项式4)(5 3 -+-=x x x x P 在3-=x 处的值,并编程获得解。 解:400)(2 3 4 5 -+?+-?+=x x x x x x P ,从而 所以,多项式4)(5 3 -+-=x x x x P 在3-=x 处的值223)3(-=-P 。 5.叙述误差的种类及来源。 答:误差的种类及来源有如下四个方面: (1)模型误差:数学模型是对实际问题进行抽象,忽略一些次要因素简化得到的,它是原始问题的近似,即使数学模型能求出准确解,也与实际问题的真解不同,我们把数学模型与实际问题之间存在的误差称为模型误差。 (2)观测误差:在建模和具体运算过程中所用的一些原始数据往往都是通过观测、实验得来的,由于仪器的精密性,实验手段的局限性,周围环境的变化以及人们的工作态度和能力等因素,而使数据必然带有误差,这种误差称为观测误差。 (3)截断误差:理论上的精确值往往要求用无限次的运算才能得到,而实际运算时只能用有限次运算的结果来近似,这样引起的误差称为截断误差(或方法误差)。 (4)舍入误差:在数值计算过程中还会用到一些无穷小数,而计算机受机器字长的限制,它所能表示的数据只能是一定的有限数位,需要把数据按四舍五入成一定位数的近似的有理数来代替。这样引起的误差称为舍入误差。 6.掌握绝对误差(限)和相对误差(限)的定义公式。 答:设* x 是某个量的精确值,x 是其近似值,则称差x x e -=* 为近似值x 的绝对误差(简称误差)。若存在一个正数ε使ε≤-=x x e * ,称这个数ε为近似值x 的绝对误差限(简称误差限或精度)。 把绝对误差e 与精确值* x 之比* **x x x x e e r -==称为近似值x 的相对误差,称

数值计算方法习题答案(第二版)(绪论)

数值计算方法习题答案(第二版)(绪论)

数值分析 (p11页) 4 试证:对任给初值x 0, (0) a a >的牛顿 迭代公式 112(),0,1 ,2,......k a k k x x x k +=+= 恒成立下列关系式: 21 12(1)(,0,1,2,.... (2),1,2,...... k k k x k x a x a k x a k +-= -=≥= 证明: (1) ( 2 2 112222k k k k k k k k x a a x ax a x a x a x x x +-??-+-=+-== ? ?? (2) 取初值0 >x ,显然有0 >k x ,对任意0≥k , a a x a x x a x x k k k k k ≥+??? ? ??-=???? ??+=+2 12121 6 证明: 若k x 有n 位有效数字,则n k x -?≤ -1102 1 8, 而 ( )k k k k k x x x x x 28882182 1-=-??? ? ??+=-+ n n k k x x 21221102 1 5.221041 85 .28--+?=??<-∴>≥ 1 k x +∴必有2n 位有效数字。

8 解: 此题的相对误差限通常有两种解法. ①根据本章中所给出的定理: (设x 的近似数* x 可表示为m n a a a x 10......021* ?±=,如果* x 具有l 位有效数字,则其相对误差限为 ()11 * *1021 --?≤ -l a x x x ,其中1 a 为* x 中第一个非零数) 则7 .21 =x ,有两位有效数字,相对误差限为 025.0102 21 111=??≤--x x e 71 .22=x ,有两位有效数字,相对误差限为 025.0102 21 122=??≤--x x e 3 2.718 x =,有两位有效数字,其相对误差限为: 00025.0102 21 333=??≤--x e x ②第二种方法直接根据相对误差限的定义式求解 对于7 .21 =x ,0183.01 <-e x ∴ 其相对误差限为00678.07 .20183.01 1≈<-x e x 同理对于71 .22 =x ,有 003063.071 .20083 .022≈<-x e x

计算方法练习题与答案

练习题与答案 练习题一 练习题二 练习题三 练习题四 练习题五 练习题六 练习题七 练习题八 练习题答案 练习题一 一、是非题 1.–作为x的近似值一定具有6位有效数字,且其误差限。() 2.对两个不同数的近似数,误差越小,有效数位越多。() 3.一个近似数的有效数位愈多,其相对误差限愈小。()

4.用近似表示cos x产生舍入误差。 ( ) 5.和作为的近似值有效数字位数相同。 ( ) 二、填空题 1.为了使计算的乘除法次数尽量少,应将该表达式改写 为; 2.–是x舍入得到的近似值,它有位有效数字,误差限 为,相对误差限为; 3.误差的来源是; 4.截断误差 为; 5.设计算法应遵循的原则 是。 三、选择题 1.–作为x的近似值,它的有效数字位数为( ) 。 (A) 7; (B) 3; (C) 不能确定 (D) 5. 2.舍入误差是( )产生的误差。 (A) 只取有限位数 (B) 模型准确值与用数值方法求得的准确值 (C) 观察与测量 (D) 数学模型准确值与实际值 3.用 1+x近似表示e x所产生的误差是( )误差。 (A). 模型 (B). 观测 (C). 截断 (D). 舍入 4.用s*=g t2表示自由落体运动距离与时间的关系式 (g为重力加速度),s t是在时间t内的实际距离,则s t s*是()误差。 (A). 舍入 (B). 观测 (C). 模型 (D). 截断 5.作为的近似值,有( )位有效数字。 (A) 3; (B) 4; (C) 5; (D) 6。

四、计算题 1.,,分别作为的近似值,各有几位有效数字? 2.设计算球体积允许的相对误差限为1%,问测量球直径的相对误差限最大为多少? 3.利用等价变换使下列表达式的计算结果比较精确: (1), (2) (3) , (4) 4.真空中自由落体运动距离s与时间t的关系式是s=g t2,g为重力加速度。现设g是精确的,而对t有秒的测量误差,证明:当t增加时,距离的绝对误差增加,而相对误差却减少。 5*. 采用迭代法计算,取 k=0,1,…, 若是的具有n位有效数字的近似值,求证是的具有2n位有效数字的近似值。 练习题二 一、是非题 1.单点割线法的收敛阶比双点割线法低。 ( ) 2.牛顿法是二阶收敛的。 ( ) 3.求方程在区间[1, 2]内根的迭代法总是收敛的。( ) 4.迭代法的敛散性与迭代初值的选取无关。 ( ) 5.求非线性方程f (x)=0根的方法均是单步法。 ( ) 二、填空题

(完整版)计算方法习题第一、二章答案

第一章误差 1问3.142, 3.141, 22分别作为n 的近似值各具有几位有效数字? 7 分析 利用有效数字的概念可直接得出。 解 n =3.141 592 65 … =3.141 59 …-3.142 85…=-0.001 26 …知 2 10 3 | 22| 1 10 2 因而X 3具有3位有效数字。 2 已知近似数X*有两位有效数字,试求其相对误差限。 分析本题显然应利用有效数字与相对误差的关系。 解 利用有效数字与相对误差的关系。这里 n=2,a 1是1到9之间的数字。 分析本题利用有效数字与相对误差的关系。 解 a 1是1到9间的数字。 * (X)0.3 % 1000 2 102 2 (9 1) ? 2(a? 1) 10' 设x*具有n 位有效数字,令-n+仁-1,则n=2,从而x*至少具有2位有效数字。 4计算sin 1.2,问要取几位有效数字才能保证相对误差限不大于 0.01%。 分析本题应利用有效数字与相对误差的关系。 解 设取n 位有效数字,由sin 1.2=0.93…,故a 1=9。 *(x) | 悩盍 10n1 o.。1% 104 解不等式丄 10 n 1 10 4知取n=4即可满足要求。 2ai 5 计算盂盘,视已知数为精确值,用4位浮点数计算。 因而 因而 记 X 1=3.142, X 2=3.141 , X 3= ^2 . 由 n - X 1=3.141 59 …-3.142=-0.000 40 …知 1 103 | 2 X 1具有4位有效数字。 由 n - X 2=3.141 59…-3.141=-0.000 59 …知 1 103 I X 2| X 2具有3位有效数字。 104 10 2 22 7 I *(x)| | X X* I |X*| 1 1 10n1 1021 5 % 已知近似数的相对误差限为 0.3%,问X*至少有几位有效数字?

计算方法-习题第一、二章答案

第一章 误差 1 问3.142,3.141,7 22分别作为π的近似值各具有几位有效数字? 分析 利用有效数字的概念可直接得出。 解 π=3.141 592 65… 记x 1=3.142,x 2=3.141,x 3=7 22. 由π- x 1=3.141 59…-3.142=-0.000 40…知 3411110||1022 x π--?<-≤? 因而x 1具有4位有效数字。 由π- x 2=3.141 59…-3.141=-0.000 59…知 223102 1||1021--?≤-

《数值计算方法》试题集及答案

《数值计算方法》复习试题 一、填空题: 1、????? ?????----=410141014A ,则A 的LU 分解为 A ??? ?????????=? ?????????? ?。 答案: ?? ????????--??????????--=1556141501 4115401411A 3、1)3(,2)2(,1)1(==-=f f f ,则过这三点的二次插值多项式中2 x 的系数 为 ,拉格朗日插值多项式为 。 答案:-1, )2)(1(21 )3)(1(2)3)(2(21)(2--------= x x x x x x x L 4、近似值*0.231x =关于真值229.0=x 有( 2 )位有效数字; 5、设)(x f 可微,求方程)(x f x =的牛顿迭代格式是( ); 答案 )(1)(1n n n n n x f x f x x x '--- =+ 6、对1)(3 ++=x x x f ,差商=]3,2,1,0[f ( 1 ),=]4,3,2,1,0[f ( 0 ); 7、计算方法主要研究( 截断 )误差和( 舍入 )误差; 8、用二分法求非线性方程 f (x )=0在区间(a ,b )内的根时,二分n 次后的误差限为 ( 1 2+-n a b ); 10、已知f (1)=2,f (2)=3,f(4)=5.9,则二次Ne wton 插值多项式中x 2系数为 ( 0.15 ); 11、 解线性方程组A x =b 的高斯顺序消元法满足的充要条件为(A 的各阶顺序主子式均 不为零)。 12、 为了使计算 32)1(6 )1(41310-- -+-+ =x x x y 的乘除法次数尽量地少,应将该

计算方法习题第一、二章答案

第一章 误差 1 问,,7 22分别作为π的近似值各具有几位有效数字? 分析 利用有效数字的概念可直接得出。 解 π= 592 65… 记x 1=,x 2=,x 3=7 22. 由π- x 1= 59…= 40…知 34111 10||1022 x π--?<-≤? 因而x 1具有4位有效数字。 由π- x 2= 59…= 59…知 223102 1||1021--?≤-

计算方法作业第一章

习题二 1. 用二分法求方程0134=+-x x 在区间【0.3,0.4】内的根,要求误差不超过2102 1-?。 3.方程0123=--x x 在1.5附近有根,把方程写成4种不同的等价形式,并建立相应的迭代公式。 (1)231x x +=,32 11n n x x +=+ (2)211x x + =,=+1n x 211n x + (3)1 1 2 -= x x ,=+1n x 1 1-n x

(4)132-=x x ,= +1n x 13-n x 4.用迭代法求02.05 =--x x 的正根,要求准确到小数点后第5位 解:迭代公式:512.0+=+x x n 7.用迭代-加速公式求方程x e x -=在x=0.5附近的根,要求准确到小数点后第4位 解:迭代公式:x n e x -+=1,n n x q q x q x ---= +1111 8用埃特金加速法求方程13 -=x x 在区间【1,1.5】内的根,要求准确到小数点后第4位 解:迭代公式:13 1-=+x x n ,13 12-=++n n x x ,n n n n n n n x x x x x x x +--= ++-++122 1 212

9.用牛顿法求方程0133=--x x 在20=x 附近的根,要求准确到小数点后第3位 解:迭代公式:3 31 32 31 ----=+n n n n n x x x x x 11.分别用单点和双点弦截法求方程013 =--x x 在【1,1.5】内的根,要求 51102 1 ||-+?≤ -n n x x 解:单点:)111() 111()1(1 13 1--------- =+n n n n x x x x 双点:)1() 1()1(3 13 1311--------- =---+n n n n n n n n n n x x x x x x x x x x

数值计算方法习题答案(第二版)(绪论)

数值分析 (p11页) 4 试证:对任给初值x 0, 0)a >的牛顿迭代公式 112(),0,1 ,2,......k a k k x x x k +=+= 恒成立下列关系式: 2112(1)(,0,1,2,.... (2)1,2,...... k k k x k x x k x k +-=≥= 证明: (1 )(2 1122k k k k k k x a x x x x +-??=+= =? ?? (2) 取初值00>x ,显然有0>k x ,对任意0≥k , a a x a x x a x x k k k k k ≥+??? ? ??-=???? ??+=+2 12121 6 证明: 若k x 有n 位有效数字,则n k x -?≤ -1102 1 8, 而() k k k k k x x x x x 28882182 1-=-???? ? ?+=-+ n n k k x x 21221102 1 5.22104185 .28--+?=??<-∴>≥ 1k x +∴必有2n 位有效数字。 8 解: 此题的相对误差限通常有两种解法. ①根据本章中所给出的定理: (设x 的近似数* x 可表示为m n a a a x 10......021*?±=,如果* x 具有l 位有效数字,则其相对误差限为 ()11 * *1021 --?≤ -l a x x x ,其中1a 为*x 中第一个非零数)

则7.21=x ,有两位有效数字,相对误差限为 025.0102 21 111=??≤--x x e 71.22=x ,有两位有效数字,相对误差限为 025.0102 21 122=??≤--x x e 3 2.718x =,有两位有效数字,其相对误差限为: 00025.0102 21 333=??≤--x e x ②第二种方法直接根据相对误差限的定义式求解 对于7.21=x ,0183.01<-e x ∴其相对误差限为00678.07 .20183.011≈<-x e x 同理对于71.22=x ,有 003063 .071 .20083 .022≈<-x e x 对于718.23=x ,有 00012.0718 .20003 .033≈<-x e x 备注:(1)两种方法均可得出相对误差限,但第一种是对于所有具有n 位有效数字的近似数都成立的正确结论,故他对误差限的估计偏大,但计算略简单些;而第二种方法给出较好的误差限估计,但计算稍复杂。 (2)采用第二种方法时,分子为绝对误差限,不是单纯的对真实值与近似值差值的四舍五入,绝对误差限大于或等于真实值与近似值的差。 11. 解: ......142857.3722≈,.......1415929.3113 255≈ 2102 1 722-?≤-∴ π,具有3位有效数字

数值计算方法习题答案(绪论,习题1,习题2)

引论试题(11页) 4 试证:对任给初值x 0, 0)a >的牛顿迭代公式 112(),0,1 ,2,......k a k k x x x k +=+= 恒成立下列关系式: 2112(1)(,0,1,2,.... (2)1,2,...... k k k x k x x k x k +-=≥= 证明: (1 )(2 2 11222k k k k k k k k x a x a x x x x x +-??-+=+= =? ?? (2) 取初值00>x ,显然有0>k x ,对任意0≥k , a a x a x x a x x k k k k k ≥+??? ? ??-=???? ??+=+2 12121 6 证明: 若k x 有n 位有效数字,则n k x -?≤ -1102 1 8, 而() k k k k k x x x x x 28882182 1-=-???? ??+=-+ n n k k x x 21221102 1 5.22104185 .28--+?=??<-∴>≥ 1k x +∴必有2n 位有效数字。 8 解: 此题的相对误差限通常有两种解法. ①根据本章中所给出的定理: (设x 的近似数* x 可表示为m n a a a x 10......021*?±=,如果* x 具有l 位有效数字,则其相对误差限为 ()11 * *1021 --?≤ -l a x x x ,其中1a 为*x 中第一个非零数) 则7.21=x ,有两位有效数字,相对误差限为

025.0102 21 111=??≤--x x e 71.22=x ,有两位有效数字,相对误差限为 025.0102 21 122=??≤--x x e 3 2.718x =,有两位有效数字,其相对误差限为: 00025.0102 21 333=??≤--x e x ②第二种方法直接根据相对误差限的定义式求解 对于7.21=x ,0183.01<-e x ∴其相对误差限为 00678.07 .20183 .011≈<-x e x 同理对于71.22=x ,有 003063 .071 .20083 .022≈<-x e x 对于718.23=x ,有 00012.0718 .20003 .033≈<-x e x 备注:(1)两种方法均可得出相对误差限,但第一种是对于所有具有n 位有效数字的近似数都成立的正确结论,故他对误差限的估计偏大,但计算略简单些;而第二种方法给出较好的误差限估计,但计算稍复杂。 (2)采用第二种方法时,分子为绝对误差限,不是单纯的对真实值与近似值差值的四舍五入,绝对误差限大于或等于真实值与近似值的差。 11. 解: ......142857.3722≈,.......1415929.3113 255≈ 21021 722-?≤-∴ π,具有3位有效数字 6102 1 113255-?≤-π,具有7位有效数字

计算方法模拟试题及答案

计算方法模拟试题 一、 单项选择题(每小题3分,共15分) 1.近似值210450.0?的误差限为( )。 A . 0.5 B. 0.05 C . 0.005 D. 0.0005. 2. 求积公式)2(3 1 )1(34)0(31)(2 0f f f dx x f ++≈ ?的代数精确度为( )。 A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 3. 若实方阵A 满足( )时,则存在唯一单位下三角阵L 和上三角阵R ,使LR A =。 A. 0det ≠A B. 某个0 det ≠k A C. )1,1(0det -=≠n k A k D. ),,1(0det n k A k =≠ 4.已知?? ?? ? ?????=531221112A ,则=∞A ( )。 A. 4 B. 5 C. 6 D 9 5.当实方阵A 满足)2(,221>>-=i i λλλλ,则乘幂法计算公式1e =( )。 A. 1+k x B. k k x x 11λ++ C. k x D. k k x x 11λ-+ 二、填空题(每小题3分,共15分) 1. 14159.3=π,具有4位有效数字的近似值为 。 2. 已知近似值21,x x ,则=-?)(21x x 。 3.已知1)(2-=x x f ,则差商=]3,2,1[f 。 4.雅可比法是求实对称阵 的一种变换方法。

5.改进欧拉法的公式为 。 三、计算题(每小题12分 ,共60分) 1. 求矛盾方程组; ??? ??=-=+=+2 42321 2121x x x x x x 的最小二乘解。 2.用列主元法解方程组 ??? ??=++=++=++4 26453426352321 321321x x x x x x x x x 3.已知方程组 ???? ? ?????=????????????????????----131********x x x a a a a (1) 写出雅可比法迭代公式; (2) 证明2

黄云清版数值计算方法习题解答.docx

第一章 引论(习题) 2. 明 : f ( x) x , x x * x x * x x x * 1 E r ( f ) x x( x x * )xx * x 2 E r ( x) . 3. 明: 令: (a b) fl (a b) fl (a b) 可估 : | fl (a b) | c 1 ( c a b ), 故: | | 1 c t c 1 1 1 t 2 2 于是: fl ( a b) (a b) (1 ) . 4. 解 (1) 2x 2 (1 x) (1 2x) . (2) 2 x . ( x 1 x x 1 x ) 1 cos x sin 2 x sin x . (3) x x(1 cos x) 1 cos x 6.解 a 的相 差:由于 | E( x) | x a 1 10 3 . E r ( x) x a , 2 x E r (x) 1 10 2 1 10 2 . ( Th1) 2 9 18 f (a) 于 f (x) 的 差和相 差 . | E( f ) | | 1 x 1 a |= a x 21 10 3 =10 3 x 1 a 2 0.25 1 | E r ( f ) | 10 3 1 a 4 10 3 . 9. 解 推关系: y n 1 100.01 y n y n 1 (1) 取初 y 0 1, y 1 0.01 算 可得: y 2 100.01 10 2 1 1.0001 1 10 4 y 3 10 6 , y 4 10 8 , y 5 10 10 , ?

(2) 取初值 y 0 1 10 5 , y 1 10 2 , 记: n y n y n , 序列 n ,满足递推关系,且 10 5 , 1 0 n 1 100.01 n n 1 , 于是: 2 10 5 , 3 100.01 10 5 , 4 (100.01) 2 10 5 10 5 , 5 (100.01)3 10 5 200.02 10 5 , 可见随着 n 的主项 (100.01)n 2 10 5 的增长,说明该递推关系式是不稳定的 . 第二章 多项式插值 ( 习 题) 1. 方法一 . 由 Lagrange 插值公式 L 3 ( x) f 0 l 0 ( x) f 1 l 1 (x) f 2 l 2 ( x) f 3 l 3 ( x) l 0 (x) x(x 21 )( x 1) 1 1 1) , ( 1)( 23 )( 2) x( x 2 )( x 3 (x 1)( x 21 )( x 1) 2(x 2 1)( x 21 ) , l 1 (x) 1 2 l 2 (x) (x !1) x( x 1) 8 2 1) x , l 3 ( x 1)x( x 21 ) 1 3 1 1 3 ( x ( x) 1 ( x 1)x( x 2 ) . 2 2 ( 2 ) 2 1 2 可得: L 3 ( x) x 2 ( x 1 2) 方法二 . 令: L 3 (x) x( x 1 2) (Ax B) 由 L 3 ( 1) 3 1 , L 3 (1) , 定 A , B (称之为待定系数法) 2 2 2. 证明 (1) 由于 l i ( x j ) i , j 故: L n ( x) n x i k l i (x) x k j , j 0,1, i 0 ,当 x x j 时 有: L n ( x j ) , n L n ( x) 也即为 x k 的插值多项式,由唯一性,有: n x i k l i (x) x k , k 0,1, , n i 0

数值计算方法第一章

第一章 绪 论 本章以误差为主线,介绍了计算方法课程的特点,并概略描述了与算法相关的基本概念,如收敛性、稳定性,其次给出了误差的度量方法以及误差的传播规律,最后,结合数值实验指出了算法设计时应注意的问题. §1.1 引 言 计算方法以科学与工程等领域所建立的数学模型为求解对象,目的是在有限的时间段内利用有限的计算工具计算出模型的有效解答。 由于科学与工程问题的多样性和复杂性,所建立的数学模型也是各种各样的、复杂的. 复杂性表现在如下几个方面:求解系统的规模很大,多种因素之间的非线性耦合,海量的数据处理等等,这样就使得在其它课程中学到的分析求解方法因计算量庞大而不能得到计算结果,且更多的复杂数学模型没有分析求解方法. 这门课程则是针对从各种各样的数学模型中抽象出或转化出的典型问题,介绍有效的串行求解算法,它们包括 (1) 非线性方程的近似求解方法; (2) 线性代数方程组的求解方法; (3) 函数的插值近似和数据的拟合近似; (4) 积分和微分的近似计算方法; (5) 常微分方程初值问题的数值解法; (6) 优化问题的近似解法;等等 从如上内容可以看出,计算方法的显著特点之一是“近似”. 之所以要进行近似计算,这与我们使用的工具、追求的目标、以及参与计算的数据来源等因素有关. 计算机只能处理有限数据,只能区分、存储有限信息,而实数包含有无穷多个数据,这样,当把原始数据、中间数据、以及最终计算结果用机器数表示时就不可避免的引入了误差,称之为舍入误差. 我们需要在有限的时间段内得到运算结果,就需要将无穷的计算过程截断, 从而产生截断误差. 如 +++=! 21 !111e 的计算是无穷过程,当用 ! 1 !21!111n e n ++++= 作为e 的近似时,则需要进行有限过程的计算,但产生了 截断误差e e n -.

计算方法引论课后答案

第一章 误差 1. 试举例,说明什么是模型误差,什么是方法误差. 解: 例如,把地球近似看为一个标准球体,利用公式2 4A r π=计算其表面积,这个近似看为球体的过程产 生的误差即为模型误差. 在计算过程中,要用到π,我们利用无穷乘积公式计算π的值: 12 222...q q π=? ?? 其中 11 2,3,... n q q n +?=?? ==?? 我们取前9项的乘积作为π的近似值,得 3.141587725...π≈ 这个去掉π的无穷乘积公式中第9项后的部分产生的误差就是方法误差,也成为截断误差. 2. 按照四舍五入的原则,将下列各数舍成五位有效数字: 7 015 50 651 13 236 23 解: 0 7 236 3. 下列各数是按照四舍五入原则得到的近似数,它们各有几位有效数字 13 05 0 解: 五位 三位 六位 四位 4. 若1/4用表示,问有多少位有效数字 解: 两位 5. 若 1.1062,0.947a b ==,是经过舍入后得到的近似值,问:,a b a b +?各有几位有效数字 解: 已知4311 d 10,d 1022 a b --

计算方法练习题与答案

练习题与答案练习题一 练习题二 练习题三 练习题四 练习题五 练习题六 练习题七 练习题八 练习题答案 练习题一 一、是非题 1.*x=–作为x的近似值一定具有6位有效数字,且其误差限 4 10 2 1 - ? 。 () 2.对两个不同数的近似数,误差越小,有效数位越多。 ( ) 3.一个近似数的有效数位愈多,其相对误差限愈小。 ( ) 4.用 2 1 2 x - 近似表示cos x产生舍入误差。 ( )

和作为π的近似值有效数字位数相同。 ( ) 二、填空题 1.为了使计算 ()()23 34912111y x x x =+ -+ ---的乘除法次数尽量少,应将该表 达式改写为 ; 2.* x =–是x 舍入得到的近似值,它有 位有效数字,误差限 为 ,相对误差限为 ; 3.误差的来源是 ; 4.截断误差为 ; 5.设计算法应遵循的原则 是 。 三、选择题 1.* x =–作为x 的近似值,它的有效数字位数为( ) 。 (A) 7; (B) 3; (C) 不能确定 (D) 5. 2.舍入误差是( )产生的误差。 (A) 只取有限位数 (B) 模型准确值与用数值方法求得的准确值 (C) 观察与测量 (D) 数学模型准确值与实际值 3.用 1+x 近似表示e x 所产生的误差是( )误差。 (A). 模型 (B). 观测 (C). 截断 (D). 舍入 4.用s *=21 g t 2表示自由落体运动距离与时间的关系式 (g 为重力加速度),s t 是 在时间t 内的实际距离,则s t s *是( )误差。 (A). 舍入 (B). 观测 (C). 模型 (D). 截断 5.作为2的近似值,有( )位有效数字。 (A) 3; (B) 4; (C) 5; (D) 6。

计算方法练习题与答案

练习题与答案 练习题一 练习题二 练习题三 练习题四 练习题五 练习题六 练习题七 练习题八 练习题答案 练 习 题 一 一、是非题 1.–作为x 的近似值一定具有6位有效数字, 且其误差 限4102 1 -?。 ( )

2.对两个不同数的近似数,误差越小,有效数位越多。 ( ) 3.一个近似数的有效数位愈多,其相对误差限愈小。 ( ) 4.用212 x - 近似表示cos x 产生舍入误差。 ( ) 5.和作为的近似值有效数字位数相同。 ( ) 二、填空题 1.为了使计算 ()()23 34912111y x x x =+ -+ ---的乘除法次 数尽量少,应将该表达式改写为 ; 2.–是x 舍入得到的近似值,它有 位有效数字,误差限为 ,相对误差限

为; 3.误差的来源是; 4.截断误差为; 5.设计算法应遵循的原则 是。 三、选择题 1.–作为x的近似值,它的有效数字位数为( ) 。 (A) 7; (B) 3; (C) 不能确定 (D) 5. 2.舍入误差是( )产生的误差。 (A) 只取有限位数 (B) 模型准确值与用数值方法求得的准确值

(C) 观察与测量 (D) 数学模型准确值与实际值 3.用 1+x近似表示e x所产生的误差是( )误差。 (A). 模型 (B). 观测 (C). 截断(D). 舍入 4.用s*=21g t2表示自由落体运动距离与时间的关系式(g为重力加速度),s t是在时间t内的实际距离,则s t s*是()误差。 (A). 舍入 (B). 观测 (C). 模型 (D). 截断 5.作为的近似值,有( )位有效数字。 (A) 3; (B) 4; (C) 5; (D) 6。

计算方法 习题第一、二章答案

第一章 误差 1 问3、142,3、141,分别作为π得近似值各具有几位有效数字? 分析 利用有效数字得概念可直接得出。 解 π=3、141 59 2 65… 记x 1=3、142,x 2=3、141,x 3=、 由π x 1=3、141 59…3、142=0、000 40…知 因而x 1具有4位有效数字。 由π x 2=3、141 59…3、141=0、000 59…知 因而x 2具有3位有效数字。 由π=3、141 59 …3、142 85…=0、001 26…知 因而x 3具有3位有效数字。 2 已知近似数x*有两位有效数字,试求其相对误差限。 分析 本题显然应利用有效数字与相对误差得关系。 解 利用有效数字与相对误差得关系。这里n=2,a 1就是1到9之间得数字。 3 已知近似数得相对误差限为0、3%,问x*至少有几位有效数字? 分析 本题利用有效数字与相对误差得关系。 解 a 1就是1到9间得数字。 1112*10) 1(2110)19(21102110003%3.0)(--?+≤?+?=?< =a x r ε 设x*具有n 位有效数字,令n+1=1,则n=2,从而x*至少具有2位有效数字。 4 计算sin1、2,问要取几位有效数字才能保证相对误差限不大于0、01%。 分析 本题应利用有效数字与相对误差得关系。 解 设取n 位有效数字,由sin1、2=0、93…,故a 1=9。 解不等式知取n=4即可满足要求。 5 计算,视已知数为精确值,用4位浮点数计算。 解 0、131 8×1020、131 6×102=0、2×105 结果只有一位有效数字,有效数字大量损失,造成相对误差得扩大,若通分后再计算: 就得到4位有效数字得结果。 此例说明,在数值计算中,要特别注意两相近数作减法运算时,有效数字常会严重损失,遇到这种情况,一般采取两种办法:第一,应多留几位有效数字;第二,将算式恒等变形,然后再进行计算。例如,当x 接近于0,计算时,应先把算式变形为 再计算。又例如,当x 充分大时,应作变换 6 计算,取,采用下列算式计算:

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