北航数值分析B大作业第三题
北航数值分析大作业 第一题 幂法与反幂法
数 值 分 析（B ） 大 作 业（一）姓名： 学号： 电话：1、算法设计：①求1λ、501λ和s λ的值：s λ：s λ表示矩阵的按模最小特征值，为求得s λ直接对待求矩阵A 应用反幂法即可。
1λ、501λ：若矩阵A 的特征值满足关系 1n λλ<<且1n λλ≠，要求1λ、及501λ时，可按如下方法求解： a ． 对矩阵A 用幂法，求得按模最大的特征值1m λ。
b ． 按平移量1m λ对矩阵A 进行原点平移得矩阵1m BA I λ=+，对矩阵B 用反幂法求得B 的按模最小特征值2m λ。
c ． 321m m m λλλ=-则：113min(,)m m λλλ=，13max(,)n m m λλλ=即为所求。
②求和A 的与数5011140k k λλμλ-=+最接近的特征值ik λ（k=0，1，…39）：求矩阵A 的特征值中与P 最接近的特征值的大小，采用原点平移的方法：先求矩阵 B=A-PI 对应的按模最小特征值k β，则k β+P 即为矩阵A 与P 最接近的特征值。
在本次计算实习中则是先求平移矩阵k B A I μ=-，对该矩阵应用反幂法求得s λ，则与k μ最接近的A 的特征值为：s P λ+重复以上过程39次即可求得ik λ（k=0，1，…39）的值。
③求A 的（谱范数）条件数2cond()A 和行列式det A ：在（1）中用反幂法求矩阵A 的按模最小特征值时，要用到Doolittle 分解方法，在Doolittle 分解完成后得到的两个矩阵分别为L 和U ，则A 的行列式可由U 阵求出，即：det(A)=det(U)。
求得det(A)不为0，因此A 为非奇异的实对称矩阵，则： max 2()scond A λλ=，max λ和s λ分别为模最大特征值与模最小特征值。
2、程序源代码：#include "Stdio.h"#include "Conio.h"#include "math.h"//****************************************************************************// // 在存储带状矩阵时，下面的几个量在程序中反复用到，为方便编程故把它们定义成宏.// // M ：转换后的矩阵的行数，M=R+S+1。
数值计算B大作业---精品模板
课程设计课程名称：数值计算B设计题目：数值计算B大作业学号：姓名:完成时间:题目一:多项式插值某气象观测站在8：00（AM ）开始每隔10分钟对天气作如下观测，用三次多项式插值函数（Newton ）逼近如下曲线,插值节点数据如上表，并求出9点30分该地区的温度（x=10）。
二、数学原理假设有n+1个不同的节点及函数在节点上的值（x 0，y 0），……（x n ，y n ），插值多项式有如下形式：）（））（（）（）（）（n 10n 102010n x -x )(x -x x -x x P x x x x x x -⋯⋯-+⋯⋯+-++=αααα (1） 其中系数i α(i=0,1，2……n ）为特定系数，可由插值样条i i n y x P =）（（i=0，1,2……n ）确定。
根据均差的定义，把x 看成[a,b ］上的一点，可得f(x)= f （0x ）+f ［10x x ，］（0x -x )f ［x ， 0x ］= f[10x x ，］+f ［x,10x x ，］ （1x -x ）……f[x ， 0x ，…x 1-n ]= f ［x, 0x ，…x n ］+ f ［x ， 0x ,…x n ］(x —x n ）综合以上式子，把后一式代入前一式，可得到：f （x ）= f ［0x ]+f[10x x ，]（0x -x ）+ f[210x x x ，，］(0x -x ）(1x -x ）+ …+ f[x, 0x ，…x n ](0x -x ）…（x —x 1-n ）+ f ［x ， 0x ，…x n ,x ］）（x 1n +ω= N n （x ）+）（x n R 其中N n （x ）= f[0x ］+f ［10x x ，]（0x -x ）+ f ［210x x x ，，］(0x -x ）（1x -x )+…+ f ［x ， 0x ，…x n ]（0x -x )…（x —x 1-n ） （2））（x n R = f （x)— N n (x ）= f ［x, 0x ，…x n ，x ]）（x 1n +ω (3） ）（x 1n +ω=（0x -x ）…(x —x n ）Newton 插值的系数i α（i=0，1，2……n ）可以用差商表示。
数值分析大作业三、四、五、六、七
大作业 三1. 给定初值0x 及容许误差，编制牛顿法解方程f (x )=0的通用程序.解：Matlab 程序如下：函数m 文件：function Fu=fu(x) Fu=x^3/3-x; end函数m 文件：function Fu=dfu(x) Fu=x^2-1; end用Newton 法求根的通用程序 clear;x0=input('请输入初值x0:'); ep=input('请输入容许误差:'); flag=1;while flag==1x1=x0-fu(x0)/dfu(x0); if abs(x1-x0)<ep flag=0; end x0=x1; endfprintf('方程的一个近似解为：%f\n',x0); 寻找最大δ值的程序： cleareps=input('请输入搜索精度：'); ep=input('请输入容许误差：'); flag=1; k=0; x0=0; while flag==1 sigma=k*eps; x0=sigma; k=k+1; m=0; flag1=1;while flag1==1 && m<=10^3 x1=x0-fu(x0)/dfu(x0);if abs(x1-x0)<epm=m+1; x0=x1; endif flag1==1||abs(x0)>=ep flag=0; end endfprintf('最大的sigma 值为：%f\n',sigma);2．求下列方程的非零根5130.6651()ln 05130.665114000.0918x x f x x +⎛⎫=-= ⎪-⨯⎝⎭解：Matlab 程序为：（1）主程序 clear clc format long x0=765; N=100;errorlim=10^(-5); x=x0-f(x0)/subs(df(),x0); n=1; while n<Nx=x0-f(x0)/subs(df(),x0); if abs(x-x0)>errorlim n=n+1; else break ; end x0=x; enddisp(['迭代次数: n=',num2str(n)])disp(['所求非零根: 正根x1=',num2str(x),' 负根x2=',num2str(-x)]) （2）子函数 非线性函数f function y=f(x)y=log((513+*x)/*x))-x/(1400*; end（3）子函数 非线性函数的一阶导数df function y=df() syms x1y=log((513+*x1)/*x1))-x1/(1400*; y=diff(y); end运行结果如下：所求非零根: 正根x1= 负根x2=大作业 四试编写MATLAB 函数实现Newton 插值，要求能输出插值多项式. 对函数21()14f x x =+在区间[-5，5]上实现10次多项式插值.分析：（1）输出插值多项式。
北航数值分析大作业三
一、题目：关于x, y, t, u, v, w 的下列方程组0.5cos 2.670.5sin 1.070.5cos 3.740.5sin 0.79t u v w x t u v w y t u v w x t u v w y +++-=⎧⎪+++-=⎪⎨+++-=⎪⎪+++-=⎩1、试用数值方法求出f(x, y)在区域 {(,)|00.8,0.5 1.5}D x y x y =≤≤≤≤上的一个近似表达式,0(,)kr s rsr s p x y cx y ==∑要求(,)p x y 一最小的k 值达到以下的精度10202700((,)(,))10i j i j i j f x y p x y σ-===-≤∑∑其中，0.08,0.50.05i j x i y j ==+。
2、计算****(,),(,)i j i j f x y p x y （i = 1, 2, …，8；j = 1, 2,…，5）的值，以观察(,)p x y 逼近(,)f x y 的效果，其中，*i x =0.1i , *j y =0.5+0.2j 。
说明：1、用迭代方法求解非线性方程组时，要求近似解向量()k x 满足()(1)()12||||/||||10k k k x x x --∞∞-≤2、作二元插值时，要使用分片二次代数插值。
3、要由程序自动确定最小的k 值。
4、打印以下内容：●算法的设计方案。
●全部源程序（要求注明主程序和每个子程序的功能）。
●数表：,,i j x y (,)i j f x y （i = 0,1,2,…,10；j = 0,1,2,…,20）。
●选择过程的,k σ值。
●达到精度要求时的,k σ值以及(,)p x y 中的系数rs c （r = 0,1,…,k;s = 0,1,…,k ）。
●数表：**,,i j x y ****(,),(,)i j i j f x y p x y （i = 1, 2, ...,8；j = 1, 2, (5)。
北航研究生数值分析试题
∗⎞ ⎟的 A1 ⎠
矩阵。
三、（12 分）试用高斯列主元素法求解线性方程组
⎡ 1 3 −2 −4 ⎤ ⎡ x1 ⎤ ⎡3 ⎤ ⎢ 2 6 −7 −10 ⎥ ⎢ x ⎥ ⎢ −2 ⎥ ⎢ ⎥⎢ 2⎥ = ⎢ ⎥ ⎢ −1 −1 5 9 ⎥ ⎢ x3 ⎥ ⎢14 ⎥ ⎢ ⎥⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ x4 ⎦ ⎥ ⎣ −6 ⎦ ⎣ −3 −5 0 15 ⎦ ⎣ 四、（12 分）利用矩阵 A 的三角分解 A = LU 求解下列方程组 ⎛ 1 2 1 ⎞ ⎛ x1 ⎞ ⎛ 0 ⎞ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ 2 2 3 ⎟ ⎜ x2 ⎟ = ⎜ 3 ⎟ ⎜ −1 −3 0 ⎟ ⎜ x ⎟ ⎜ 2 ⎟ ⎝ ⎠⎝ 3 ⎠ ⎝ ⎠
第一章
1、近似数 x = 0.231 关于真值 x = 0.229 有（ （1）1；（2）2；（3）3；（4）4。
∗
绪论
一、选择题（四个选项中仅有一项符合题目要求，每小题 3 分，共计 15 分) ）位有效数字。
2、取 3 ≈ 1.732 计算 x = ( 3 − 1) ，下列方法中哪种最好？（
4
）
Ax
∞和
A ∞ 的值分别为（
）
3
(1) 8 , 8 ；
(2) 8 , 7 ；
(3) 8 , 6 ；
(4) 7 , 7 。
5 、若解线性代数方程组的 Gauss 部分选主元方法第二步得到的系数矩阵的第三列向量为
(2
6 3 2 −5 4 2 ) ，则第三步主行是（
T
） (4) 第 6 行。
(1) 第 2 行；
1 − cos x , sin x
x ≠ 0且 x << 1 ；
（2）
1 1− x , − 1+ 2x 1+ x
北航数值分析报告大作业第三题(fortran)
“数值分析“计算实习大作业第三题——SY1415215孔维鹏一、计算说明1、将x i=0.08i，y j=0.5+0.05j分别代入方程组（A.3）得到关于t，u，v，w的的方程组，调用离散牛顿迭代子函数求出与x i，y j对应的t i，u j。
2、调用分片二次代数插值子函数在点(t i,u j)处插值得到z(x i,y j)=f(x i,y j)，得到数表(x i,y j,f(x i,y j))。
3、对于k=1,2,3,4⋯，分别调用最小二乘拟合子函数计算系数矩阵c rs及误差σ，直到满足精度，即求得最小的k值及系数矩阵c rs。
4、将x i∗=0.1i，y j∗=0.5+0.2j分别代入方程组（A.3）得到关于t∗，u∗，v∗，w∗的的方程组，调用离散牛顿迭代子函数求出与x i∗，y j∗对应的t i∗，u j∗，调用分片二次代数插值子函数在点(t i∗,u j∗)处插值得到z∗(x i∗,y j∗)=f(x i∗,y j∗)；调用步骤3中求得的系数矩阵c rs求得p(x i∗,y j∗)，打印数表(x i∗,y j∗,f(x i∗,y j∗),p(x i∗,y j∗))。
二、源程序（FORTRAN）PROGRAM SY1415215DIMENSION X(11),Y(21),T(6),U(6),Z(6,6),UX(11,21),TY(11,21),FXY(11,21),C(6,6) DIMENSION X1(8),Y1(5),FXY1(8,5),PXY1(8,5),UX1(8,5),TY1(8,5)REAL(8) X,Y,T,U,Z,FXY,UX,TY,C,E,X1,Y1,FXY1,PXY1,UX1,TY1OPEN (1,FILE='第三题计算结果.TXT')DO I=1,11X(I)=0.08*(I-1)ENDDODO I=1,21Y(I)=0.5+0.05*(I-1)ENDDO!*****求解非线性方程组，得到z=f（t，u）的函数*******DO I=1,11DO J=1,21CALL DISNEWTON_NONLINEAR(X(I),Y(J),UX(I,J),TY(I,J)) ENDDOENDDO!*************分片二次插值得到z=f（x，y）***********DO I=1,11DO J=1,21CALL INTERPOLATION(UX(I,J),TY(I,J),FXY(I,J))ENDDOENDDOWRITE (1,"('数表(x,y,f(x,y)):')")WRITE (1,"(3X,'X',7X,'Y',10X,'F(X,Y)')")DO I=1,11DO J=1,21WRITE(1,'(1X,F5.2,2X,F5.3,2X,E20.13)') X(I),Y(J),FXY(I,J) ENDDOWRITE (1,"('')")ENDDO!***********最小二乘拟合得到P（x，y）**************N=11M=21WRITE (1,'(" ","K和σ分别为：")')DO K=1,20CALL LSFITTING(X,Y,FXY,C,N,M,K,K,E)WRITE (1,'(I3,2X,E20.13)') K-1,EIF(E<10E-7) EXITENDDOWRITE(1,'(" ")')WRITE(1,'("系数矩阵Crs（按行）为：")')DO I=1,KDO J=1,KWRITE (1,'(E20.13,2X,\)') C(I,J)ENDDOWRITE (1,"('')")WRITE (*,"('')")ENDDODO I=1,8X1(I)=0.1*IENDDODO J=1,5Y1(J)=0.5+0.2*JENDDODO I=1,8DO J=1,5CALL DISNEWTON_NONLINEAR(X1(I),Y1(J),UX1(I,J),TY1(I,J))ENDDOENDDODO I=1,8DO J=1,5CALL INTERPOLATION(UX1(I,J),TY1(I,J),FXY1(I,J))ENDDOENDDOPXY1=0DO I=1,8DO J=1,5DO II=1,KDO JJ=1,KPXY1(I,J)=PXY1(I,J)+C(II,JJ)*(X1(I)**(II-1))*(Y1(J)**(JJ-1)) ENDDOENDDOENDDOENDDOWRITE(1,'(" ")')WRITE(1,'("数表（x,y,f(x,y),p(x,y)):")')WRITE(1,"(2X,'X',6X,'Y',12X,'F(X,Y)',14X,'P(X,Y)')")DO I=1,8DO J=1,5WRITE(1,'(F5.3,2X,F5.3,2X,E20.13,2X,E20.13)') X1(I),Y1(J),FXY1(I,J),PXY1(I,J) ENDDOWRITE (1,"('')")ENDDOCLOSE (1)END!***********用离散牛顿法求解非线性方程组****************SUBROUTINE DISNEWTON_NONLINEAR(X1,Y1,U,T)PARAMETER (N=4)REAL EPS !EPS为迭代精度，M为最大迭代次数DIMENSION X(N),H(N),Y(N),JA(N,N),E(N),XK(N)REAL(8) JA,X,H,Y,E,XK,U,T,V,W,X1,Y1,E1,E2F1(T,U,V,W)=0.5*COS(T)+U+V+W-X1-2.67F2(T,U,V,W)=T+0.5*SIN(U)+V+W-Y1-1.07F3(T,U,V,W)=0.5*T+U+COS(V)+W-X1-3.74F4(T,U,V,W)=T+0.5*U+V+SIN(W)-Y1-0.79EPS=10E-12M=100X=1.0DO K=1,MH=1!计算Y=F（x）Y(1)=F1(X(1),X(2),X(3),X(4))Y(2)=F2(X(1),X(2),X(3),X(4))Y(3)=F3(X(1),X(2),X(3),X(4))Y(4)=F4(X(1),X(2),X(3),X(4))!计算JA（N,N）E=0.0DO I=1,NDO J=1,NDO JJ=1,NIF(JJ==J) THENE(JJ)=X(JJ)+H(JJ)ELSEE(JJ)=X(JJ)ENDIFENDDOIF(I==1) THENJA(I,J)=(F1(E(1),E(2),E(3),E(4))-F1(X(1),X(2),X(3),X(4)))/H(J) ELSEIF(I==2) THENJA(I,J)=(F2(E(1),E(2),E(3),E(4))-F2(X(1),X(2),X(3),X(4)))/H(J) ELSEIF(I==3) THENJA(I,J)=(F3(E(1),E(2),E(3),E(4))-F3(X(1),X(2),X(3),X(4)))/H(J) ELSEIF(I==4) THENJA(I,J)=(F4(E(1),E(2),E(3),E(4))-F4(X(1),X(2),X(3),X(4)))/H(J) ENDIFENDDOENDDO!求解线性方程组CALL GAUSS(JA,XK,-Y,N)!判断精度CALL NORM(XK,N,E1)CALL NORM(X,N,E2)IF(E1/E2<=EPS) THENT=X(1)U=X(2)EXITELSEDO I=1,NX(I)=X(I)+XK(I)ENDDOENDIFENDDORETURNEND!**********列主元高斯消去法求解线性方程组********* SUBROUTINE GAUSS(A,X,B,N)DIMENSION A(N,N),B(N),X(N),T(N,N),TB(N)REAL M(N,N)REAL(8) A,B,X,T!消元过程DO K=1,N-1TA=A(K,K)TL=KDO L=K+1,NIF ((A(L,K)>TA).OR.(A(L,K)==TA)) THENTA=A(L,K)TL=LDO J=K,NT(K,J)=A(K,J)A(K,J)=A(TL,J)A(TL,J)=T(K,J)ENDDOTB(K)=B(K)B(K)=B(TL)B(TL)=TB(K)ENDIFENDDODO I=K+1,NM(I,K)=A(I,K)/A(K,K)A(I,K)=0DO J=K+1,NA(I,J)=A(I,J)-M(I,K)*A(K,J)ENDDOB(I)=B(I)-M(I,K)*B(K)ENDDOENDDO!回代过程X(N)=B(N)/A(N,N)DO K=N-1,1,-1S=0.0DO J=K+1,NS=S+A(K,J)*X(J)ENDDOX(K)=(B(K)-S)/A(K,K)ENDDORETURNEND!***********求向量的无穷数************ SUBROUTINE NORM(X,N,A)DIMENSION X(N)REAL(8) X,AA=ABS(X(1))DO I=2,NIF(ABS(X(I))>ABS(X(I-1))) THENA=ABS(X(I))ENDIFENDDORETURNEND!**************分片二次代数插值************** SUBROUTINE INTERPOLATION(U,V,W) PARAMETER (N=6,M=6)DIMENSION X(N),Y(M),Z(M,N),LK(3),LR(3)REAL(8) X,Y,Z,H,TREAL(8) U,V,W,LK,LR !U,V分别为插值点处的坐标，W为插值结果INTEGER R!**********************数据赋值********************** DATA Y/0.0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0/DATA X/0.0,0.4,0.8,1.2,1.6,2.0/DATA Z/-0.5,-0.42,-0.18,0.22,0.78,1.5,&&-0.34,-0.5,-0.5,-0.34,-0.02,0.46,&&0.14,-0.26,-0.5,-0.58,-0.5,-0.26,&&0.94,0.3,-0.18,-0.5,-0.66,-0.66,&&2.06,1.18,0.46,-0.1,-0.5,-0.74,&&3.5,2.38,1.42,0.62,-0.02,-0.5/H=0.4T=0.2!******************计算K,R*************************IF(U<=X(2)+H/2) THENK=2ELSEIF(U>X(N-1)-H/2) THENK=N-1ELSEDO I=3,N-2IF((U>X(I)-H/2).AND.(U<=X(I)+H/2)) THENK=IENDIFENDDOENDIFIF(V<=Y(2)+T/2) THENR=2ELSEIF(V>Y(M-1)-T/2) THENR=M-1ELSEDO J=3,M-2IF((V>Y(J)-T/2).AND.(V<=Y(J)+T/2)) THENR=JENDIFENDDOENDIFI=KJ=RLK(1)=(U-X(I))*(U-X(I+1))/(X(I-1)-X(I))/(X(I-1)-X(I+1))LK(2)=(U-X(I-1))*(U-X(I+1))/(X(I)-X(I-1))/(X(I)-X(I+1)) LK(3)=(U-X(I))*(U-X(I-1))/(X(I+1)-X(I))/(X(I+1)-X(I-1)) LR(1)=(V-Y(J))*(V-Y(J+1))/(Y(J-1)-Y(J))/(Y(J-1)-Y(J+1)) LR(2)=(V-Y(J-1))*(V-Y(J+1))/(Y(J)-Y(J-1))/(Y(J)-Y(J+1)) LR(3)=(V-Y(J))*(V-Y(J-1))/(Y(J+1)-Y(J))/(Y(J+1)-Y(J-1))W=0DO K=1,3DO R=1,3W=W+LK(K)*LR(R)*Z(J+R-2,I+K-2)ENDDOENDDORETURNEND!*******************最小二乘拟合子函数************** SUBROUTINE LSFITTING(X,Y,Z,A,N,M,P,Q,DT1)INTEGER P,QDIMENSION X(N),Y(M),Z(N,M),A(P,Q)DIMENSION APX(20),APY(20),BX(20),BY(20),U(20,20),V(20,M) DIMENSION T(20),T1(20),T2(20)REAL(8) X,Y,Z,A,DT1DO I=1,PDO J=1,QA(I,J)=0.0ENDDOENDDOIF(P>N) P=NIF(P>20) P=20IF(Q>M) Q=MIF(Q>20) Q=20XX=0YY=0D1=NAPX(1)=0.0DO I=1,NAPX(1)=APX(1)+X(I)ENDDOAPX(1)=APX(1)/D1DO J=1,MV(1,J)=0.0DO I=1,NV(1,J)=V(1,J)+Z(I,J)ENDDOV(1,J)=V(1,J)/D1ENDDOIF(P>1) THEND2=0.0APX(2)=0.0DO I=1,NG=X(I)-APX(1)D2=D2+G*GAPX(2)=APX(2)+(X(I)-XX)*G*G ENDDOAPX(2)=APX(2)/D2BX(2)=D2/D1DO J=1,MV(2,J)=0.0DO I=1,NG=X(I)-APX(1)V(2,J)=V(2,J)+Z(I,J)*GENDDOV(2,J)=V(2,J)/D2ENDDOD1=D2ENDIFDO K=3,PD2=0.0APX(K)=0.0DO J=1,MV(K,J)=0.0ENDDODO I=1,NG1=1.0G2=X(I)-APX(1)DO J=3,KG=(X(I)-APX(J-1))*G2-BX(J-1)*G1 G1=G2G2=GENDDOD2=D2+G*GAPX(K)=APX(K)+X(I)*G*GDO J=1,MV(K,J)=V(K,J)+Z(I,J)*GENDDOENDDODO J=1,MV(K,J)=V(K,J)/D2ENDDOAPX(K)=APX(K)/D2BX(K)=D2/D1D1=D2ENDDOD1=MAPY(1)=0.0DO I=1,MAPY(1)=APY(1)+Y(I)ENDDOAPY(1)=APY(1)/D1DO J=1,PU(J,1)=0.0DO I=1,MU(J,1)=U(J,1)+V(J,I) ENDDOU(J,1)=U(J,1)/D1ENDDOIF(Q>1)THEND2=0.0APY(2)=0.0DO I=1,MG=Y(I)-APY(1)D2=D2+G*GAPY(2)=APY(2)+(Y(I))*G*G ENDDOAPY(2)=APY(2)/D2BY(2)=D2/D1DO J=1,PU(J,2)=0.0DO I=1,MG=Y(I)-APY(1)U(J,2)=U(J,2)+V(J,I)*GENDDOU(J,2)=U(J,2)/D2ENDDOD1=D2ENDIFDO K=3,QD2=0.0APY(K)=0.0DO J=1,PU(J,K)=0.0ENDDODO I=1,MG1=1.0G2=Y(I)-APY(1)DO J=3,KG=(Y(I)-APY(J-1))*G2-BY(J-1)*G1 G1=G2G2=GENDDOD2=D2+G*GAPY(K)=APY(K)+Y(I)*G*GDO J=1,PU(J,K)=U(J,K)+V(J,I)*GENDDOENDDODO J=1,PU(J,K)=U(J,K)/D2ENDDOAPY(K)=APY(K)/D2BY(K)=D2/D1D1=D2ENDDOV(1,1)=1.0V(2,1)=-APY(1)V(2,2)=1.0DO I=1,PDO J=1,QA(I,J)=0.0ENDDOENDDODO I=3,QV(I,I)=V(I-1,I-1)V(I,I-1)=-APY(I-1)*V(I-1,I-1)+V(I-1,I-2)IF(I>=4) THENDO K=I-2,2,-1V(I,K)=-APY(I-1)*V(I-1,K)+V(I-1,K-1)-BY(I-1)*V(I-2,K) ENDDOENDIFV(I,1)=-APY(I-1)*V(I-1,1)-BY(I-1)*V(I-2,1)ENDDODO I=1,PIF(I==1) THENT(1)=1.0T1(1)=1.0ELSEIF(I==2) THENT(1)=-APX(1)T(2)=1.0T2(1)=T(1)T2(2)=T(2)ELSET(I)=T2(I-1)T(I-1)=-APX(I-1)*T2(I-1)+T2(I-2)IF(I>=4) THENDO K=I-2,2,-1T(K)=-APX(I-1)*T2(K)+T2(K-1)-BX(I-1)*T1(K)ENDDOENDIFT(1)=-APX(I-1)*T2(1)-BX(I-1)*T1(1)T2(I)=T(I)DO K=I-1,1,-1T1(K)=T2(K)T2(K)=T(K)ENDDOENDIFDO J=1,QDO K=I,1,-1DO L=J,1,-1A(K,L)=A(K,L)+U(I,J)*T(K)*V(J,L)ENDDOENDDOENDDOENDDODT1=0.0DO I=1,NX1=X(I)DO J=1,MY1=Y(J)X2=1.0DD=0.0DO K=1,PG=A(K,Q)DO KK=Q-1,1,-1G=G*Y1+A(K,KK)ENDDOG=G*X2DD=DD+GX2=X2*X1ENDDODT=DD-Z(I,J)DT1=DT1+DT*DTENDDOENDDORETURNEND三、计算结果数表(x,y,f(x,y)):X Y UX TY F(X,Y) 0.00 0.500 1.345 0.243 0.17E+000.00 0.550 1.322 0.269 0.66E+000.00 0.600 1.299 0.295 0.35E+000.00 0.650 1.277 0.322 0.94E+000.00 0.700 1.255 0.350 0.30E-020.00 0.750 1.235 0.377 -0.87E-010.00 0.800 1.215 0.406 -0.58E+000.00 0.850 1.196 0.434 -0.72E+000.00 0.900 1.177 0.463 -0.54E+000.00 0.950 1.159 0.492 -0.86E+000.00 1.050 1.125 0.550 -0.74E+00 0.00 1.100 1.109 0.580 -0.06E+00 0.00 1.150 1.093 0.609 -0.00E+00 0.00 1.200 1.079 0.639 -0.18E+00 0.00 1.250 1.064 0.669 -0.52E+00 0.00 1.300 1.050 0.699 -0.19E+00 0.00 1.350 1.037 0.729 -0.48E+00 0.00 1.400 1.024 0.759 -0.68E+00 0.00 1.450 1.011 0.790 -0.52E+00 0.00 1.500 1.000 0.820 -0.29E+000.08 0.500 1.415 0.228 0.67E+00 0.08 0.550 1.391 0.253 0.08E+00 0.08 0.600 1.368 0.279 0.02E+00 0.08 0.650 1.346 0.306 0.47E+00 0.08 0.700 1.325 0.333 0.57E+00 0.08 0.750 1.304 0.360 0.48E-01 0.08 0.800 1.284 0.388 -0.73E-01 0.08 0.850 1.265 0.416 -0.16E+00 0.08 0.900 1.246 0.444 -0.29E+00 0.08 0.950 1.229 0.473 -0.36E+00 0.08 1.000 1.211 0.502 -0.08E+00 0.08 1.050 1.194 0.531 -0.29E+00 0.08 1.100 1.178 0.560 -0.78E+00 0.08 1.150 1.163 0.589 -0.93E+00 0.08 1.200 1.148 0.619 -0.44E+00 0.08 1.250 1.133 0.649 -0.92E+00 0.08 1.300 1.119 0.679 -0.71E+000.08 1.400 1.093 0.739 -0.37E+00 0.08 1.450 1.080 0.769 -0.83E+00 0.08 1.500 1.068 0.799 -0.92E+000.16 0.500 1.483 0.214 0.31E+00 0.16 0.550 1.460 0.239 0.64E+00 0.16 0.600 1.437 0.264 0.91E+00 0.16 0.650 1.414 0.290 0.06E+00 0.16 0.700 1.393 0.316 0.70E+00 0.16 0.750 1.372 0.343 0.59E+00 0.16 0.800 1.352 0.370 0.12E+00 0.16 0.850 1.333 0.398 0.77E-02 0.16 0.900 1.315 0.426 -0.83E-01 0.16 0.950 1.297 0.454 -0.58E+00 0.16 1.000 1.279 0.483 -0.20E+00 0.16 1.050 1.262 0.512 -0.11E+00 0.16 1.100 1.246 0.541 -0.74E+00 0.16 1.150 1.231 0.570 -0.09E+00 0.16 1.200 1.216 0.600 -0.59E+00 0.16 1.250 1.201 0.629 -0.66E+00 0.16 1.300 1.187 0.659 -0.71E+00 0.16 1.350 1.174 0.689 -0.32E+00 0.16 1.400 1.161 0.718 -0.56E+00 0.16 1.450 1.148 0.748 -0.31E+00 0.16 1.500 1.136 0.778 -0.75E+000.24 0.500 1.551 0.201 0.66E+01 0.24 0.550 1.527 0.225 0.03E+000.24 0.650 1.482 0.275 0.64E+00 0.24 0.700 1.460 0.301 0.47E+00 0.24 0.750 1.439 0.327 0.34E+00 0.24 0.800 1.419 0.354 0.24E+00 0.24 0.850 1.400 0.381 0.69E+00 0.24 0.900 1.381 0.409 0.04E-01 0.24 0.950 1.363 0.437 -0.42E-01 0.24 1.000 1.346 0.465 -0.06E+00 0.24 1.050 1.329 0.494 -0.59E+00 0.24 1.100 1.313 0.523 -0.83E+00 0.24 1.150 1.297 0.552 -0.15E+00 0.24 1.200 1.282 0.581 -0.19E+00 0.24 1.250 1.267 0.610 -0.84E+00 0.24 1.300 1.253 0.640 -0.66E+00 0.24 1.350 1.240 0.669 -0.30E+00 0.24 1.400 1.227 0.699 -0.86E+00 0.24 1.450 1.214 0.729 -0.84E+00 0.24 1.500 1.202 0.759 -0.77E+000.32 0.500 1.617 0.188 0.28E+01 0.32 0.550 1.593 0.212 0.49E+01 0.32 0.600 1.570 0.236 0.68E+00 0.32 0.650 1.547 0.261 0.75E+00 0.32 0.700 1.526 0.286 0.60E+00 0.32 0.750 1.505 0.312 0.77E+00 0.32 0.800 1.485 0.339 0.05E+00 0.32 0.850 1.466 0.365 0.99E+00 0.32 0.900 1.447 0.393 0.27E+000.32 1.000 1.411 0.448 -0.01E-02 0.32 1.050 1.395 0.477 -0.41E-01 0.32 1.100 1.378 0.505 -0.18E+00 0.32 1.150 1.363 0.534 -0.25E+00 0.32 1.200 1.347 0.563 -0.29E+00 0.32 1.250 1.333 0.592 -0.90E+00 0.32 1.300 1.319 0.621 -0.00E+00 0.32 1.350 1.305 0.650 -0.40E+00 0.32 1.400 1.292 0.680 -0.54E+00 0.32 1.450 1.279 0.710 -0.79E+00 0.32 1.500 1.267 0.739 -0.91E+000.40 0.500 1.681 0.177 0.91E+01 0.40 0.550 1.658 0.199 0.00E+01 0.40 0.600 1.634 0.223 0.83E+01 0.40 0.650 1.612 0.247 0.02E+01 0.40 0.700 1.591 0.272 0.94E+00 0.40 0.750 1.570 0.298 0.49E+00 0.40 0.800 1.550 0.324 0.94E+00 0.40 0.850 1.530 0.350 0.40E+00 0.40 0.900 1.512 0.377 0.33E+00 0.40 0.950 1.493 0.405 0.99E+00 0.40 1.000 1.476 0.432 0.68E+00 0.40 1.050 1.459 0.460 0.08E-01 0.40 1.100 1.443 0.488 -0.84E-01 0.40 1.150 1.427 0.517 -0.98E+00 0.40 1.200 1.412 0.545 -0.27E+00 0.40 1.250 1.397 0.574 -0.06E+000.40 1.350 1.369 0.632 -0.66E+00 0.40 1.400 1.356 0.662 -0.37E+00 0.40 1.450 1.343 0.691 -0.43E+00 0.40 1.500 1.331 0.721 -0.12E+000.48 0.500 1.745 0.166 0.69E+01 0.48 0.550 1.721 0.188 0.02E+01 0.48 0.600 1.698 0.211 0.74E+01 0.48 0.650 1.676 0.235 0.40E+01 0.48 0.700 1.654 0.259 0.23E+01 0.48 0.750 1.634 0.284 0.56E+00 0.48 0.800 1.613 0.310 0.28E+00 0.48 0.850 1.594 0.336 0.49E+00 0.48 0.900 1.575 0.363 0.31E+00 0.48 0.950 1.557 0.390 0.66E+00 0.48 1.000 1.539 0.417 0.30E+00 0.48 1.050 1.522 0.444 0.34E+00 0.48 1.100 1.506 0.472 0.07E-01 0.48 1.150 1.490 0.500 -0.62E-01 0.48 1.200 1.475 0.529 -0.45E+00 0.48 1.250 1.460 0.557 -0.86E+00 0.48 1.300 1.446 0.586 -0.39E+00 0.48 1.350 1.432 0.615 -0.22E+00 0.48 1.400 1.419 0.644 -0.67E+00 0.48 1.450 1.406 0.674 -0.55E+00 0.48 1.500 1.394 0.703 -0.14E+000.56 0.500 1.808 0.156 0.48E+010.56 0.600 1.761 0.200 0.10E+01 0.56 0.650 1.739 0.223 0.68E+01 0.56 0.700 1.717 0.247 0.94E+01 0.56 0.750 1.696 0.272 0.33E+01 0.56 0.800 1.676 0.297 0.11E+00 0.56 0.850 1.657 0.323 0.63E+00 0.56 0.900 1.638 0.349 0.97E+00 0.56 0.950 1.620 0.375 0.52E+00 0.56 1.000 1.602 0.402 0.56E+00 0.56 1.050 1.585 0.429 0.47E+00 0.56 1.100 1.568 0.457 0.20E+00 0.56 1.150 1.552 0.485 0.13E+00 0.56 1.200 1.537 0.513 0.09E-01 0.56 1.250 1.522 0.541 -0.47E-01 0.56 1.300 1.508 0.570 -0.99E+00 0.56 1.350 1.494 0.599 -0.82E+00 0.56 1.400 1.481 0.627 -0.26E+00 0.56 1.450 1.468 0.657 -0.71E+00 0.56 1.500 1.455 0.686 -0.98E+000.64 0.500 1.870 0.147 0.74E+01 0.64 0.550 1.846 0.168 0.10E+01 0.64 0.600 1.823 0.190 0.54E+01 0.64 0.650 1.801 0.213 0.42E+01 0.64 0.700 1.779 0.236 0.56E+01 0.64 0.750 1.758 0.260 0.03E+01 0.64 0.800 1.738 0.285 0.42E+01 0.64 0.850 1.718 0.310 0.41E+010.64 0.950 1.681 0.362 0.36E+00 0.64 1.000 1.664 0.388 0.18E+00 0.64 1.050 1.646 0.415 0.28E+00 0.64 1.100 1.630 0.443 0.07E+00 0.64 1.150 1.614 0.470 0.66E+00 0.64 1.200 1.598 0.498 0.09E+00 0.64 1.250 1.584 0.526 0.50E-01 0.64 1.300 1.569 0.554 -0.88E-01 0.64 1.350 1.555 0.583 -0.76E+00 0.64 1.400 1.542 0.611 -0.66E+00 0.64 1.450 1.529 0.640 -0.33E+00 0.64 1.500 1.516 0.669 -0.56E+000.72 0.500 1.931 0.139 0.94E+01 0.72 0.550 1.907 0.159 0.84E+01 0.72 0.600 1.884 0.181 0.36E+01 0.72 0.650 1.862 0.203 0.40E+01 0.72 0.700 1.840 0.226 0.47E+01 0.72 0.750 1.819 0.249 0.56E+01 0.72 0.800 1.799 0.273 0.19E+01 0.72 0.850 1.779 0.298 0.37E+01 0.72 0.900 1.760 0.323 0.86E+01 0.72 0.950 1.742 0.349 0.76E+00 0.72 1.000 1.724 0.375 0.24E+00 0.72 1.050 1.707 0.402 0.55E+00 0.72 1.100 1.691 0.429 0.97E+00 0.72 1.150 1.675 0.456 0.27E+00 0.72 1.200 1.659 0.484 0.31E+000.72 1.250 1.644 0.511 0.51E+00 0.72 1.300 1.630 0.539 0.49E+00 0.72 1.350 1.616 0.568 0.72E-02 0.72 1.400 1.602 0.596 -0.69E-01 0.72 1.450 1.589 0.625 -0.67E+00 0.72 1.500 1.576 0.653 -0.20E+000.80 0.500 1.992 0.131 0.31E+01 0.80 0.550 1.968 0.151 0.44E+01 0.80 0.600 1.945 0.172 0.41E+01 0.80 0.650 1.922 0.193 0.45E+01 0.80 0.700 1.900 0.216 0.00E+01 0.80 0.750 1.879 0.239 0.10E+01 0.80 0.800 1.859 0.263 0.16E+01 0.80 0.850 1.840 0.287 0.52E+01 0.80 0.900 1.821 0.312 0.02E+01 0.80 0.950 1.802 0.337 0.38E+01 0.80 1.000 1.784 0.363 0.89E+01 0.80 1.050 1.767 0.389 0.28E+00 0.80 1.100 1.751 0.416 0.09E+00 0.80 1.150 1.734 0.443 0.23E+00 0.80 1.200 1.719 0.470 0.93E+00 0.80 1.250 1.704 0.498 0.15E+00 0.80 1.300 1.689 0.525 0.86E+00 0.80 1.350 1.675 0.553 0.64E+00 0.80 1.400 1.662 0.582 0.74E-01 0.80 1.450 1.649 0.610 -0.37E-01 0.80 1.500 1.636 0.638 -0.81E+00K和σ分别为：0 0.93E+031 0.61E+012 0.92E-023 0.53E-034 0.16E-055 0.77E-07系数矩阵Crs（按行）为：0.00E+01 -0.83E+01 0.56E+00 0.97E+00 -0.03E+00 0.70E-010.91E+01 -0.99E+00 -0.96E+01 0.17E+01 -0.66E+00 0.10E-010.77E+00 0.42E+01 -0.10E+00 -0.81E+00 0.81E+00 -0.62E-01-0.25E+00 -0.21E+00 0.97E+00 -0.18E+00 0.49E+00 -0.63E-010.34E+00 -0.56E+00 0.69E-01 0.51E+00 -0.77E-01 0.27E-01-0.94E-01 0.94E+00 -0.58E+00 0.69E-01 -0.50E-01 0.53E-02数表（x,y,f(x,y),p(x,y)):X Y F(X,Y) P(X,Y)0.100 0.700 0.58E+00 0.05E+000.100 1.100 -0.66E+00 -0.26E+00 0.100 1.300 -0.68E+00 -0.31E+00 0.100 1.500 -0.52E+00 -0.49E+000.200 0.700 0.54E+00 0.19E+00 0.200 0.900 -0.63E-01 -0.65E-01 0.200 1.100 -0.90E+00 -0.90E+00 0.200 1.300 -0.84E+00 -0.90E+00 0.200 1.500 -0.03E+00 -0.04E+000.300 0.700 0.82E+00 0.09E+00 0.300 0.900 0.48E+00 0.11E+00 0.300 1.100 -0.63E+00 -0.88E+00 0.300 1.300 -0.72E+00 -0.96E+00 0.300 1.500 -0.34E+00 -0.84E+000.400 0.700 0.79E+00 0.89E+00 0.400 0.900 0.56E+00 0.63E+00 0.400 1.100 -0.83E-01 -0.04E-01 0.400 1.300 -0.72E+00 -0.71E+00 0.400 1.500 -0.85E+00 -0.07E+000.500 0.700 0.56E+01 0.92E+01 0.500 0.900 0.51E+00 0.23E+00 0.500 1.100 0.59E+00 0.27E+00 0.500 1.300 -0.53E+00 -0.11E+00 0.500 1.500 -0.67E+00 -0.33E+000.600 0.900 0.14E+00 0.75E+00 0.600 1.100 0.19E+00 0.32E+00 0.600 1.300 -0.70E-01 -0.82E-01 0.600 1.500 -0.08E+00 -0.75E+000.700 0.700 0.89E+01 0.29E+01 0.700 0.900 0.91E+01 0.11E+01 0.700 1.100 0.60E+00 0.97E+00 0.700 1.300 0.22E-01 0.06E-01 0.700 1.500 -0.53E+00 -0.80E+000.800 0.700 0.09E+01 0.06E+01 0.800 0.900 0.32E+01 0.50E+01 0.800 1.100 0.03E+00 0.79E+00 0.800 1.300 0.25E+00 0.50E+00 0.800 1.500 -0.14E+00 -0.28E+00。
BUAA数值分析大作业三
北京航空航天大学2020届研究生《数值分析》实验作业第九题院系：xx学院学号：姓名：2020年11月Q9:方程组A.4一、 算法设计方案（一）总体思路1.题目要求∑∑===k i kj s r rsy x cy x p 00),(对f(x, y) 进行拟合，可选用乘积型最小二乘拟合。
),(i i y x 与),(i i y x f 的数表由方程组与表A-1得到。
2.),(**j i y x f 与1使用相同方法求得，),(**j i y x p 由计算得出的p(x,y)直接带入),(**j i y x 求得。
1. ),(i i y x 与),(i i y x f 的数表的获得对区域D ={ （x,y)|1≤x ≤1.24,1.0≤y ≤1.16}上的f (x , y )值可通过xi=1+0.008i ，yj=1+0.008j ，得到),(i i y x 共31×21组。
将每组带入A4方程组，即可获得五个二元函数组，通过简单牛顿迭代法求解这五个二元数组可获得z1~z5有关x,y 的表达式。
再将),(i i y x 分别带入z1~z5表达式即可获得f(x,y)值。
2.乘积型最小二乘曲面拟合2.1使用乘积型最小二乘拟合，根据k 值不用，有基函数矩阵如下：⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=k i i k x x x x B 0000 ， ⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=k j jk y y y y G 0000数表矩阵如下：⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛=),(),(),(),(0000j i i j y x f y x f y x f y x f U记C=[rs c ]，则系数rs c 的表达式矩阵为：11-)(-=G G UG B B B C T TT ）（通过求解如下线性方程，即可得到系数矩阵C 。
UG B G G C B B T T T =)()(2.2计算),(),,(****j i j i y x p y x f (i =1,2,…,31 ; j =1,2,…,21) 的值),(**j i y x f 的计算与),(j i y x f 相同。
北航数值分析大作业3(学硕)
《数值分析》作业三院系：机械学院学号：SY1307145姓名：龙安林2013年11 月24 日1. 算法设计1) 开始；2) 计算数组[][]0.08,0.050.5,0,1,2,,10;0,1,2,,20x i i y j j i j ==+=⋯=⋯（）； 3) 将点[][],0,1,2,,10;0,1,2,,20x i y j i j =⋯=⋯（）,（）带入非线性方程组： 0.5cos 2.670.5sin 1.070.5cos 3.740.5sin 0.79t u v w x t u v w y t u v w x t u v w y +++-=⎧⎪+++-=⎪⎨+++-=⎪⎪+++-=⎩ 得出相应的点,t u （）； 4) 选择拉格朗日插值法，将,t u （）作为中间变量，在题目所给出的二维数表中进行二次代数插值，得到[][],)(z f x i y j =；5) 输出数表：[][][][]()()0,1,2,,10;0,1,2,,20,,,x i y j f x i y j i j =⋯=⋯； 6) 令k=0；7) 以()()(),,,0,1,r r r s x x y y r s ϕψ===…,k 为拟合基函数，将上述数表作为拟合条件，对于给定的k 值，得到矩阵B 、G 、U ；8) 令-1-1(),()T T T A B B B U C AG G G ==，用选主元的LU 分解法分别计算矩阵A 和C 的各列，最后得到系数矩阵C ；9) 以公式：()()()00,k ki j rs r i s j s r p x y C x y ϕψ===∑∑计算每个点的拟合值；10) 利用公式：()()()2102000,,i j i j i j f x y p x y σ===-∑∑计算拟合误差，当σ≤10-7时，循环结束，否则k=k+1，转（6）；11) 令[][]()**0.10.50.2 1,2,81,2,5x i i y j j i j ==+=⋯=⋯；，；，；12) 计算()()()******,,,,,i j i j i jf x y p x y delta x y ，输出数表，观察逼近效果； 13) 结束。
北航数值分析计算实习第一题编程
i − t + s +1,t t − k + s +1, k t = max(1,i − r ,k − s )
∑c
c
) / cs +1, k
[i = k + 1, k + 2,⋯ , min( k + r , n); k < n]
（2） 求解 Ly = b,Ux = y (数组 b 先是存放原方程右端向量，后来存放中间向量 y)
0 b a2
b c
c b a3 b c
⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯
c b a499 b c
c b a500 b 0
c ⎤ b ⎥ ⎥ a501 ⎥ ⎥ 0 ⎥ 0 ⎥ ⎦
在数组 C 中检索矩阵 A 的带内元素 aij 的方法是： A 的带内元素 aij =C 中的元素 ci − j + s +1, j
2
数值分析计算实习题目一
i −1
bi := bi −
பைடு நூலகம்
i − t + s +1,t t t = max(1,i − r )
∑c
b
(i = 2,3,⋯ , n)
xn := bn / cs +1, n
min( i + s )
xi := (bi −
t = i +1
∑c
i −t + s +1,t t
x ) / cs +1,i
(i = n − 1, n − 2,⋯ ,1)
3、Doolittle 分解求解 n 元带状线性方程组（doolittle（）函数）
按照上述对带状矩阵 A 的存储方法和元素 aij 的检索方法，并且把三角分解的结果 ukj 和 lik 分 别存放在 akj 和 aik 原先的存储单元内，那么用 Doolittle 分解法求解 n 元带状线性方程组的算法 可重新表述如下（其中“:=”表示赋值） ： （1） 作分解 A = LU 。 对于 k=1，2， ……，n 执行
北航研究生数值分析大作业三
数值分析—计算实习作业三学院：17系专业：精密仪器及机械姓名：张大军学号：DY1417114一、程序设计方案程序设计方案流程图如图1所示。
（注：由本人独立完成，并且有几处算法很巧妙，但同时也有许多不足，可以优化和模块化，由于时间原因只实现了调试通过）图1.程序设计方案流程图二、程序源代码#include <iostream.h>#include <iomanip.h>#include <math.h>#include<stdio.h>#include <conio.h>#define M 10000#define N 4#define E 1.0e-12int zuixiaci;static double c[9][9];static double bijin[8][5];int main(){double X[N]={0,0,0,1};double T[11][21],U[11][21],xianshi[11][21];double diertX[N];double F[N];double f[N][N];double Max1=0,Max2=0;int k,i,j,t,tt=0,yao=0;void qiuF(double * X,double *F,int i,int j);void qiuF2(double *X,double *F,int i,int j);void qiuf(double * X,double (*f)[N]);void qiudiertX(double (*a)[N],double*b,double*X); double gouzaohs(double t,double u); void solve_C(double (*U)[21]); void pp(double (*U)[21],int k);for(i=0;i<11;i++)for(j=0;j<21;j++){for(k=0;k<M;k++){qiuF(X,F,i,j);qiuf(X,f);qiudiertX(f,F,diertX);for(t=0;t<N;t++){X[t]=X[t]+diertX[t];}Max1=0,Max2=0;for(t=0;t<N;t++){if(Max1<fabs(X[t]))Max1=fabs(X[t]);if(Max2<fabs(diertX[t]))Max2=fabs(diertX[t]);}if((Max2/Max1)<=E){k=M;yao=1;T[i][j]=X[0];U[i][j]=X[1];xianshi[i][j]=gouzaohs(X[0],X[1]);cout<<setiosflags(ios::scientific)<<setprecision(12);cout<<setprecision(2)<<"("<<setw(5)<<0.08*i<<","<<setw(5)<< (0.5+0.05*j)<<",";cout<<setprecision(12)<<setw(21)<<xianshi[i][j]<<") ";if(tt==3){tt=0;cout<<'\n';cout<<'\n';}else{tt++;}}}if(yao==0)cout<<"迭代不成功"<<endl; yao=0;}cout<<endl;solve_C(xianshi);pp(xianshi,zuixiaci);tt=0;for(i=1;i<9;i++)for(j=1;j<6;j++){for(k=0;k<M;k++){qiuF2(X,F,i,j);qiuf(X,f);qiudiertX(f,F,diertX);for(t=0;t<N;t++){X[t]=X[t]+diertX[t];}Max1=0,Max2=0;for(t=0;t<N;t++){if(Max1<fabs(X[t]))Max1=fabs(X[t]);if(Max2<fabs(diertX[t]))Max2=fabs(diertX[t]);}if((Max2/Max1)<=E){k=M;yao=1;xianshi[i-1][j-1]=gouzaohs(X[0],X[1]);cout<<setiosflags(ios::scientific)<<setprecision(12);cout<<setprecision(2)<<"("<<setw(5)<<0.1*i<<","<<setw(5)<<( 0.5+0.2*j)<<",";cout<<setprecision(12)<<setw(21)<<xianshi[i-1][j-1]<<","<<set w(21)<<bijin[i-1][j-1]<<") ";if(tt==2){tt=0;cout<<'\n';}else{tt++;}}}if(yao==0)cout<<"迭代不成功"<<endl;yao=0;}cout<<endl;return 1;}void qiuF(double *X,double *F,int i,int j){F[0]=-(0.5*cos(X[0])+X[1]+X[2]+X[3]-0.08*i-2.67);F[1]=-(X[0]+0.5*sin(X[1])+X[2]+X[3]-(0.5+0.05*j)-1.07);F[2]=-(0.5*X[0]+X[1]+cos(X[2])+X[3]-0.08*i-3.74);F[3]=-(X[0]+0.5*X[1]+X[2]+sin(X[3])-(0.5+0.05*j)-0.79); }void qiuF2(double *X,double *F,int i,int j){F[0]=-(0.5*cos(X[0])+X[1]+X[2]+X[3]-0.1*i-2.67);F[1]=-(X[0]+0.5*sin(X[1])+X[2]+X[3]-(0.5+0.2*j)-1.07);F[2]=-(0.5*X[0]+X[1]+cos(X[2])+X[3]-0.1*i-3.74);F[3]=-(X[0]+0.5*X[1]+X[2]+sin(X[3])-(0.5+0.2*j)-0.79); }void qiuf(double *X,double (*f)[N]){f[0][0]=-0.5*sin(X[0]);f[0][1]=1;f[0][2]=1;f[0][3]=1;f[1][0]=1;f[1][1]=0.5*cos(X[1]);f[1][2]=1;f[1][3]=1;f[2][0]=0.5;f[2][1]=1;f[2][2]=-sin(X[2]);f[2][3]=1;f[3][0]=1;f[3][1]=0.5;f[3][2]=1;f[3][3]=cos(X[3]);}//求解关于变化X的线性方程组void qiudiertX(double (*a)[N],double*b,double*X) {double H[N][N]={0},l[N]={0};double B;double sum;int i,j,m,k,z;for(k=0;k<N-1;k++){for(j=k;j<N;j++){l[j]=a[k][j];}z=k;for(m=k;m<N;m++){if(fabs(a[z][k])<fabs(a[m][k]))z=m;}for(j=k;j<N;j++){a[k][j]=a[z][j];a[z][j]=l[j];}B=b[k];b[k]=b[z];b[z]=B;for(i=k+1;i<N;i++){H[i][k]=a[i][k]/a[k][k];for(j=k+1;j<N;j++)a[i][j]=a[i][j]-H[i][k]*a[k][j];b[i]=b[i]-H[i][k]*b[k];}}if(a[N-1][N-1]==0){cout<<"算法失效，停止计算"<<endl; }else{X[N-1]=b[N-1]/a[N-1][N-1];for(k=N-2;k>=0;k--){sum=0;for(j=k+1;j<N;j++){sum=sum+a[k][j]*X[j];}X[k]=(b[k]-sum)/a[k][k];}}}//作二元差值，使用分片二次代数插值double gouzaohs(double t,double u){double T[6]={0,0.2,0.4,0.6,0.8,1},U[6]={0,0.4,0.8,1.2,1.6,2};double Z[6][6]={-0.5,-0.34,0.14,0.94,2.06,3.5,-0.42,-0.5,-0.26,0.3,1.18,2.38,-0.18,-0.5,-0.5,-0.18,0.46,1.42,0.22,-0.34,-0.58,-0.5,-0.1,0.62,0.78,-0.02,-0.5,-0.66,-0.5,-0.02,1.5,0.46,-0.26,-0.66,-0.74,-0.5};double g=0,sum=0,sum1=1,sum2=1;int i=0,j=0,k=0,r=0,kk=0,rr=0;for(i=1;(i<6)&&(T[i]-0.1<t);i++){}for(j=1;(j<6)&&(U[j]-0.2<u);j++){}if(i==1)i=2;if(i==6)i=5;if(j==1)j=2;if(j==6)j=5;sum=0;for(k=i-2;k<i+1;k++)for(r=j-2;r<j+1;r++){sum1=1;sum2=1;for(kk=i-2;kk<i+1;kk++){if(k!=kk){sum1=sum1*(t-T[kk])/(T[k]-T[kk]);}}for(rr=j-2;rr<j+1;rr++){if(r!=rr){sum2=sum2*(u-U[rr])/(U[r]-U[rr]);}}sum=sum+sum1*sum2*Z[k][r];}g=sum;return g;}//求r*s阶矩阵A与s*t阶矩阵B的乘积矩阵Cvoid Multi(double *a, double *b, double *c, int la, int lb, int lc, int r, int s, int t){int i, j, k;for (i=0; i<r; i++)for (j=0; j<t; j++){*(c+i*lc+j)=0;for (k=0; k<s; k++)*(c+i*lc+j)+=*(a+i*la+k)*(*(b+k*lb+j));}}//求n阶方阵A的逆矩阵Bdouble Inverse(double *a, double *b, int la, int lb, int n){int i, j, k;double temp;for(i=0; i<n; i++)for(j=0; j<n; j++)if (i==j)*(b+i*lb+j)=1;else*(b+i*lb+j)=0;for (k=0; k<n; k++){j=k;for (i=k+1; i<n; i++)if (fabs(*(a+i*la+k))>fabs(*(a+j*la+k))) j=i;if (j!=k)for (i=0; i<n; i++){temp=*(a+j*la+i);*(a+j*la+i)=*(a+k*la+i);*(a+k*la+i)=temp;temp=*(b+j*lb+i);*(b+j*lb+i)=*(b+k*lb+i);*(b+k*lb+i)=temp;}if (*(a+k*la+k)==0)return 0;if ((temp=*(a+k*la+k))!=1)for (i=0; i<n; i++){*(a+k*la+i)/=temp;*(b+k*lb+i)/=temp;}for (i=0; i<n; i++)if ((*(a+i*la+k)!=0) && (i!=k)){temp=*(a+i*la+k);for (j=0; j<n; j++){*(a+i*la+j)-=temp*(*(a+k*la+j));*(b+i*lb+j)-=temp*(*(b+k*lb+j));}}}return 0;}void solve_C(double (*U)[21]){int i,j,r,s,k;double t1[21][21], t2[21][21], t3[21][21],d[9][9],e[9][9];double B[11][9], B_T[9][11], G[21][9], G_T[9][21],P[11][21];double temp, FangCha;for(i=0;i<9;i++){for(j=0;j<11;j++){B[j][i]=pow(0.08*j,i);B_T[i][j]=pow(0.08*j,i);}for(j=0;j<21;j++){G[j][i]=pow(0.5+0.05*j,i);G_T[i][j]=pow(0.5+0.05*j,i);}}for (k=0; k<9; k++){FangCha=0;Multi(B_T[0], B[0], t1[0], 11, 9, 21, k+1, 11, k+1);Inverse(t1[0], c[0], 21, 9, k+1);Multi(e[0], c[0], d[0], 9, 9, 9, k+1, k+1, k+1);Multi(c[0], B_T[0], t1[0], 9, 11, 21, k+1, k+1, 11);Multi(t1[0], U[0], t2[0], 21, 21, 21, k+1, 11, 21);Multi(G_T[0], G[0], t1[0], 21, 9, 21, k+1, 21, k+1);Inverse(t1[0], c[0], 21, 9, k+1);Multi(G[0], c[0], t3[0], 9, 9, 21, 21, k+1, k+1);Multi(t2[0], t3[0], c[0], 21, 21, 9, k+1, 21, k+1);for(i=0;i<11;i++)for(j=0;j<21;j++){temp=0;for(r=0;r<k+1;r++)for(s=0;s<k+1;s++)temp+=c[r][s]*B[i][r]*G[j][s];P[i][j]=temp;FangCha+=(U[i][j]-temp)*(U[i][j]-temp);}cout<<"k="<<setw(5)<<k<<";"<<setw(5)<<"Sigma="<<FangCha<<" ;\n"<<'\n';if(FangCha<=1.0e-7){zuixiaci=k;cout<<"达到精度要求时: k="<<setw(5)<<k<<";"<<setw(5)<<"Sigma="<<FangCha<<";\n";cout<<" 系数c(r,s)如下：\n";for(i=0;i<k+1;i++){for(j=0;j<k+1;j++){cout<<"C("<<i<<","<<j<<")="<<setw(21)<<c[i][j]<<"; ";}cout<<endl<<'\n';}cout<<endl;return;}}cout<<"经过8次拟合没有达到所需精度；"<<endl;//最高可拟合10次return;}void pp(double (*U)[21],int k){int i,j,r,s;double B[8][9],G[5][9],temp;for(i=0;i<k+1;i++){for(j=0;j<8;j++){B[j][i]=pow(0.1*(j+1),i);}for(j=0;j<5;j++){G[j][i]=pow(0.5+0.2*(j+1),i);}}for(i=0;i<8;i++)for(j=0;j<5;j++){temp=0;for(r=0;r<k+1;r++)for(s=0;s<k+1;s++)temp+=c[r][s]*B[i][r]*G[j][s];bijin[i][j]=temp;}}三、程序运行结果显示程序运行结果显示如图2。
北航数分大作业三
一、算法的设计方案1、对于已给出的非线性方程组，其解集可采用牛顿迭代法进行求解。
在每次迭代过程中，将x ，y 的值固定，如此便可得到一组关于t ，u ，v ，w 的解。
因此可以建立一组（x ，y ）和（t ，u ）一一对应的关系。
2、采用分片二次插值对题目中所给出的z ，t ，u 二维数表进行处理。
于是在 0≤t ≤1, 0≤u ≤2 的矩形区域就建立了 z 与(t,u)的一一对应关系。
其中选择（m ，n ）满足,2322m i m h h t t t m -<≤+≤≤，,2322n j n u u u n ττ-<≤+≤≤。
3、对i x i *08.0= 10,...,2,1,0=i ，j y j 05.05.0+= 20,...,2,1,0=j 。
分别使用前两步算法，可得到一组2111)(],[⨯=j i y x f j i z 的数表。
4、采用最小二乘拟合，设∑∑===k r k s s r rs y x cy x p 00)(，m=10 n=20，M=N=K 。
插值基函数10,...,1,0,)(==i x x r i i r φ k r ,...,1,0=，ks j y y sj j s ,...,1,020,...,1,0,)(===ψ。
、)1()1()1()1(][][+⨯++⨯+==k n sj k m r i y G x B U 即为上面所求的Z[11][21]。
为避免计算过程中出现矩阵求逆，将U B B B A T T 1)(-=改为U B A B B T T =)(，再利用高斯消去法以)(B B T作为系数矩阵，U B T 的每一列作为非线性部分，分别解出A 的每一列。
在将1)(-=G G AG A T 改为AG G G C T =)(，然后利用高斯消元法以)(G G T 作为系数矩阵，AG 的每一行作为非线性部分，分解出C 的每一行。
如此便得到了最小二乘拟合的系数矩阵C 。
北航数值分析B自测题1-3章
D.2
10.若f (x)在区间[a, b]内单调有限，二分k 次后区间记为[ak , bk ],且每次 取xk+1 = ak 近似代替精确解x∗ ,则最小的绝对误差限为（ ） A.|xk+1 − x∗ | ≤ C.|xk+1 − x∗ | ≤ 二、 填空题 1.设π 的近似数π ∗ 有4位有效数字，则其相对误差限为 √ 2. x∗ 的相对误差约是x∗ 的相对误差的 倍。
(2)a=6,b=2; (3)a=2,b=3; (4)a=-1,b=2.
3.设矩阵A ∈ Rn∗n , Q ∈ Rn∗n ,且QT Q=E，则下列关系式不成立的是（ ） (1) A
2
= AQ ; (2) QA
2 F
= A
F
; (3) Qx
2
= x , 其中x ∈ Rn ;
2
(4)cond∞ ( ) = cond∞ ( Q).
8
3 −1 4 1 4.设矩阵A=−1 2 −2 ，x=−1 ，则 Ax 2 −3 −2 1 （ ） (1)8,8; (2)8,7; (3)8,6; (4)7,7.
A. 7 3
B.− 7 3
7 C. 6
D.− 7 6
8.追赶法适用于求解（ ）线性方程组. A.上三角 B.下三角 C.对角 D.三对角 二.填空 题：
2 1 0 1.设A=1 2 a，为使A 可分解为A=LLT ，其中L是 对角元素为正的下 0 a 2 三角矩阵 范围是 ，则a的取值 .
1 (s∗ ) s∗
≈
27 110×80
= 0.31% = max 1 ≤ j ≤ n{1, 2, 4} = 4;
北航数值分析大作业3
数值分析第三次作业1. 设计方案对Fredholm 积分方程，用迭代法进行求解：()'(())u x A u x =，其中11(())()(,)()A u x g x K x y u y dy -=-⋅⎰对于公式中的积分部分用数值积分方法。
复化梯形积分法，取2601个节点，取迭代次数上限为50次。
实际计算迭代次数为18次，最后算得误差为r= 0.97E-10。
复化Simpson 积分法，取迭代次数上限为50次，取2*41+1，即83个节点时能满足精度要求。
实际计算迭代次数为17次，最后的误差为 r= 0.97E-10。
Guass 积分法选择的Gauss —Legendre 法，取迭代次数上限为50次，直接选择8个节点，满足精度要求。
实际计算迭代次数为24次，最后算得误差为r= 0.87E-10。
2. 全部源程序 module integral implicit none contains!//////////复化梯形 subroutine trapezoid(m) implicit none integer :: i,j,k,mreal*8 :: x(m+1),u(m+1) real*8 :: sum,sum1,g,r,h real*8 :: e=1.0e-10h=2./m do i=1,m+1x(i)=-1.+(i-1)*h end dou=0.02 do k=1,50 do i=1,m+1 sum1=0.g=dexp(x(i)*4.)+(dexp(x(i)+4.)-dexp(-4.-x(i)))/(x(i)+4.) do j=2,m sum1=sum1+dexp(x(i)*x(j))*u(j) end do sum=h/2.*(dexp(x(i)*-1.)*u(1)+dexp(x(i)*1.)*u(m+1)+2*sum1) u(i)=g-sum end dor=h/2.*((dexp(x(1)*4)-u(1))**2+(dexp(x(m+1)*4)-u(m+1))**2) do i=2,mr=r+h*(dexp(x(i)*4)-u(i))**2end doif(dabs(r)<=e) exitend dowrite(*,*) kopen(1,file="trapezoid.txt")do i=1,m+1write(1,'(3(f18.12))') x(i),u(i),dexp(x(i)*4.)end dowrite(1,'(4x,a2,e9.2)') "r=",rclose(1)returnend subroutine trapezoid!///////////复化simpsonsubroutine simpson(m)implicit noneinteger :: i,j,k,mreal*8 :: x(2*m+1),u(2*m+1)real*8 :: sum,sum1,sum2,g,r,hreal*8 :: e=1.0e-10h=2./(2.*m)do i=1,2*m+1x(i)=-1.+(i-1)*hend dou=0.02do k=1,50do i=1,2*m+1sum1=0.sum2=0.g=dexp(x(i)*4.)+(dexp(x(i)+4.)-dexp(-4.-x(i)))/(x(i)+4.)do j=1,msum1=sum1+dexp(x(i)*x(2*j))*u(2*j)end dodo j=1,m-1sum2=sum2+dexp(x(i)*x(2*j+1))*u(2*j+1)sum=h/3.*(dexp(x(i)*-1.)*u(1)+dexp(x(i)*1.)*u(2*m+1)+4*sum1+2*sum2) u(i)=g-sumend dor=h/3.*((dexp(x(1)*4)-u(1))**2+(dexp(x(2*m+1)*4)-u(2*m+1))**2)do i=1,mr=r+4.*h/3.*(dexp(x(2*i)*4)-u(2*i))**2end dodo i=1,m-1r=r+2.*h/3.*(dexp(x(2*i+1)*4)-u(2*i+1))**2end doif(dabs(r)<=e) exitend dowrite(*,*) kopen(2,file="simpson.txt")do i=1,2*m+1write(2,'(3(f18.12))') x(i),u(i),dexp(x(i)*4.)end dowrite(2,'(4x,a2,e9.2)') "r=",rclose(2)returnend subroutine simpson!///////////Gauss_Legendre法subroutine Gaussimplicit noneinteger,parameter :: m=8integer :: i,j,kreal*8 :: x(m),u(m),a(m)real*8 :: sum,g,rreal*8 :: e=1.0e-10data x /-0.9602898565,-0.7966664774,-0.5255324099,-0.1834346425,&0.1834346425,0.5255324099,0.7966664774,0.9602898565/data a /0.1012285363,0.2223810345,0.3137066459,0.3626837834,&0.3626837834,0.3137066459,0.2223810345,0.1012285363/u=0.02do k=1,50do i=1,mg=dexp(x(i)*4.)+(dexp(x(i)+4.)-dexp(-4.-x(i)))/(x(i)+4.)do j=1,msum=sum+dexp(x(i)*x(j))*u(j)*a(j)end dou(i)=g-sumend dor=0.do i=1,mr=r+a(i)*(dexp(x(i)*4)-u(i))**2end doif(dabs(r)<=e) exitend dowrite(*,*) kopen(3,file="Gauss.txt")do i=1,mwrite(3,'(3(f18.12))') x(i),u(i),dexp(x(i)*4.)end dowrite(3,'(4x,a2,e9.2)') "r=",rclose(3)returnend subroutine Gaussend module!//////////主程序program mainuse integralimplicit noneinteger :: code1=2600integer :: code2=41call trapezoid(code1)call simpson(code2)call Gaussend program3.各种积分方法的节点和数值解（由于数据太多，在打印时用了较计算时少的有效数字）复化Simpson法4.各方法所得曲线（由于所取节点太多，且精度高，所以图中很难看出各曲线的区别。
北航数值分析大作业题目三
1、 算法的设计方案： （一）、总体方案设计：
（1）解非线性方程组。将给定的当作已知量代入题目给定的非线性方程组，求得与相对应 的数组t[i][j],u[i][j]。 （2）分片二次代数插值。通过分片二次代数插值运算，得到与数组t[11][21],u[11][21]] 对应的数组z[11][21]，得到二元函数z=。 （3）曲面拟合。利用x[i],y[j],z[11][21]建立二维函数表，再根据精度的要求选择适当k 值，并得到曲面拟合的系数矩阵C[r][s]。 （4）观察和的逼近效果。观察逼近效果只需要重复上面（1）和（2）的过程，得到与新的 插值节点对应的，再与对应的比较即可，这里求解可以直接使用（3）中的C[r][s]和k。
{ temp=0; for(l=k+1;l<=3;l++) {temp=temp+dF[k][l]*dx[l]/dF[k][k];} dx[k]=-F[k]/dF[k][k]-temp; } temp=0; for(l=0;l<=3;l++) /*求解矩阵范数，用无穷范数*/ { if(temp<fabs(dx[l])) temp=fabs(dx[l]); } fx=temp; temp=0; for(l=0;l<=3;l++) { if(temp<fabs(X[l])) temp=fabs(X[l]); } fX=temp; if(fabs(fx/fX)<Epsilon1) /*判断是否成立*/ { t[i][j]=X[0]; u[i][j]=X[1]; goto loop4;} else { for(l=0;l<=3;l++) {X[l]=X[l]+dx[l];} n=n+1; goto loop3;} } loop3:{if(n<M) /*判断是否超出规定迭代次数*/ goto loop1; else printf("迭代不成功\n"); goto loop4; } loop4:{continue;} } } } void fpeccz(double t[11][21],double u[11][21])/*分片二次代数插值子程序*/ { int s[11][21],r[11][21]; int i,j,i1,j1,m; double z0[6][6]={{-0.5,-0.34,0.14,0.94,2.06,3.5}, {-0.42,-0.5,-0.26,0.3,1.18,2.38}, {-0.18,-0.5,-0.5,-0.18,0.46,1.42},
北航数值分析B第一次上机作业算法作业
数值分析第一次上机作业 一、算法方案设计 （1）存储矩阵A （参考课本25页）:矩阵A 501×501为大型带状矩阵，上半带宽S=2，下半带宽R=2，参照课本，可将其用循环语句存储在一个5行501列的二维数组A[5][501]中，使得矩阵A 的第j 列存放数组A 的第j 列带状元素，并使得矩阵的主对角元素存放在数组的第三行。
检索矩阵的元素时只要按照公式：a ij =数组a[i-j+3][j]即可。
（2）求λ1，λ501，λs ：第一步，用幂法求出矩阵A 按模最大特征值，再对其判断正负，如果是正数，则该特征值为λ501，如果是负数，则该特征值为λ1。
幂法实现过程具体为：第二步，用反幂法求矩阵A 按模最小特征向量λS 。
班级：ZY16131 学号：ZY16131姓名：第三步，由于λ1≤λ2≤…..≤λ501，可采用原点平移法对矩阵A平移λ1，得到矩阵（-λ1I+A），记为矩阵B，再用用幂法求出B的模最大特征值λB，则λ501=λB+λ1。
（3）距离μk最近的特征值：还是用原点平移法，将矩阵A平移μk个单位，再用反幂法求出平移后矩阵模最小特征值ηk，矩阵A与μk最接近的特征值为：λi k = ηk + μk =ηk +（4）A的谱范数条件数与detA：a、求矩阵A的行列式值：在用反幂法时需要对矩阵A进行Doolittle三角分解，A=LU，根据det(A)=det （LU）=det（L）*det（U），其中det（L）=1，det(A)即为U矩阵的对角线元素的乘积。
b、求A的（谱范数）条件数cond（A）2:由于A是非奇异实对称阵，从而cond（A）2 =∣λ1∣/∣λs∣。
二、运行结果分析（1）取初始向量为 u_0[501]={1,1…1}，计算结果截图如下：（2）讨论初始迭代向量取值对计算结果的影响在编程实现算法的过程中遇到了很多问题，多次尝试才得以解决。
例如，对各个函数的定义后需要对矩阵A进行初始化；为简化程序，方便改变变量值，应该尽可能地将某些多级变量写成函数的形式，只需要对初级变量赋值即可。
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数值分析B大作业第三题学生姓名学生学号SY0905xxxx专业名称飞行器设计院（系）名称航空科学与工程学院2012年12月数值分析大作业第三题一、编程语言选择及方案说明：本文选择Visual C++语言进行编程，针对复化梯形积分法、复化simpson 积分法和高斯法分别编写了三个函数trapezoid()、simpson()以及Guass()。
解方程组的方法为高斯列主元法，即本程序中的Guass_solve()。
最后在同一坐标系中使用Matlab 将保存在“result.txt ”文件中的本程序计算结果绘图。
二、算法设计方案：1. 化原方程为方程组（k=0,1,…...）for i=0,……,k将原积分方程化为：-0()()kx xji j i i j i u x e e u g x λ=+=∑(2.1)ix =-1+2i/k ,则由上式得到k+1个线性方程,联立可得：(I )U k k A b +=,其中: U=(u 0 u 1……u k )T, b k [i]=g(i x ) , A k [i][ j]=x x i jj e λ。
2. 确定方程组A k /b k三种不同方法，将有不同的λi ，χi ，进而方程组中A k ，b k 也不尽相同。
对于复化梯形积分法，取k+1个等距节点，则x i =-1+2i/k, ,i=0,…….,k;λ0=λk =1/k, 其余λi =2/k 。
对于复化simpson 积分法，取2k+1个等距节点，则x i =-1+i/k, i=0,1,……, 2k ; λ0=λ2k =1/(3k) , λ2i-1=4/(3k), i=1,…….,k; λ2i =2/(3k),i=1,…….,k-1。
对于高斯方法，选择ρ(x)≡1,即Guass_legendre 求积公式，对应的x i 和λi 参见教材p170表6-6，进而求解方程组求得u i 。
(仅可用于节点数k<10)求解方程组采用Guass 列主元消去法，由于(I )A +主对角元素严格大于同列其他元素，故其本身即是列主元，无需进行变换，Guass 消去法即是Guass 列主元法。
3. 判断误差for i =0,1,……,k ，u(x i )=e (4*xi)2=(())ki i i u x u σ=-∑，While 1-10e σ≤ 结束,输出计算结果并绘图。
三、源程序：#include<iostream> #include<fstream.h> #include<iomanip.h> #include<stdlib.h> #include<math.h> #include<time.h> #define Err 1.0e-10 #define MAX 3000double u[MAX]={0},x[MAX]={0},coe[MAX]={0};//积分数值解及插值系数向量 double A[MAX][MAX]={0},B[MAX]={0}; //方程组 double err=0; //误差 int trapezoid(int); //复化梯形法 int simpson(int); //复化simpson 法 int Guass(int); //Guass_legendre 法 void Guass_solve(int); //Guass 列主元法解方程组void print(int); //按要求打印结果//Gauss_legender法求积系数及节点表double X[9][9]={0,0,0,0,0,0,0,0,0,-0.5773502692,0.5773502692,0,0,0,0,0,0,0,-0.7745966692,0,0.7745966692,0,0,0,0,0,0,-0.8611363116,-0.3399810436,0.3399810436,0.8611363116,0,0,0,0,0,-0.9061798459,-5384693101,0,5384693101,0.9061798459,0,0,0,0,-0.9324695142,-0.6612093865,-0.2386191861,0.2386191861,0.6612093865,0.932469542,0,0,0,-0.9491079123,-0.7415311856,-0.4058451514,0,0.4058451514,0.7415311856,0.949107912,0,0,-0.9602898565,-0.7966664774,-0.5255324099,-0.1834346425,0.1834346425,0.5255324099,0.7966664774,0.9602898565,0,-0.9681602395,-0.8360311073,-0.6133714327,-0.3242534234,0,0.3242534 234,0.6133714327,0.8360311073,0.9681602395};double C[9][9]={2,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0.5555555556,0.8888888889,0.5555555556,0,0,0,0,0,0,0.3478548451,0.6521451549,0.6521451549,0.3478548451,0,0,0,0,0,0.2369268851,0.4786286705,0.5688888889,0.4786286705,0.2369268851,0,0,0,0,0.1713244924,0.3607615730,0.4679139346,0.4679139346,0.3607615730,0.1713244924,0,0,0,0.1294849662,0.2797053915,0.3818300505,0.4179591837,0.3818300505,0.2797053915,0.1294849662,0, 0,0.1012285363,0.2223810345,0.3137066459,0.3626837834,0.3626837834,0.3137066459,0.2223810345, 0.1012285363,0,0.0812743884,0.1806481607,0.2606106964,0.3123470770,0.3302393550,0.3123470770,0.2606106964,0.1806481607,0.0812743884};using namespace std;int main()//主函数{ int flag=0,k;/*==============复化梯形法===============*/for(k=1;k<MAX;k++){ flag=trapezoid(k);if(flag>0){::cout<<endl<<"用复化梯形法计算,节点个数k="<<flag+1<<"时到达要求精度,结果见'result.txt'!";print(flag);break;}}/*===========复化simpson法==============*/flag=0;for(k=1;k<MAX;k++){ flag=simpson(k);if(flag){ ::cout<<endl<<"复化simpson法节点个数k="<<2*flag+1<<"时到达要求精度,结果见'result.txt'!";print(flag);break;}}/*==============Guass法================*/flag=0;for(k=1;k<MAX;k++){ flag=Guass(k);if(flag>0){ ::cout<<endl<<"用Guass法计算，节点个数k="<<flag<<"时达到要求精度，结果见'result.txt'!";print(flag-1);break;}}return 0;}//========复化梯形解法========================int trapezoid(int k){ double h=2.0/k;err=0;for(int i=0;i<k+1;i++) {coe[i]=h;x[i]=-1+h*i;} coe[0]=coe[k]=h/2;Guass_solve(k);for(i=0;i<k+1;i++)err+=coe[i]*pow((exp(4.0*x[i])-u[i]),2);if(err<=Err) return k; else return 0;}//========复化simpson法=================int simpson(int k){ double h=1.0/k; err=0;for(int i=0;i<2*k+1;i++) x[i]=-1+h*i;for(i=0;i<k+1;i++) {coe[2*i]=2.0*h/3;coe[2*i+1]=4.0*h/3;}coe[0]=coe[2*k]=h/3;Guass_solve(2*k);for(i=0;i<2*k+1;i++) err+=coe[i]*pow((exp(4.0*x[i])-u[i]),2);if(err<=Err) return k; else return 0;}//=====================================int Guass(int k){ for(int i=0;i<k;i++) {x[i]=X[k-1][i];coe[i]=C[k-1][i];}Guass_solve(k-1);//Jacobi_solve(k-1);for(i=0,err=0;i<k;i++) err+=coe[i]*pow((exp(4*x[i])-u[i]),2);if(err<=Err) return k; else return 0;}//=========================解方程组void Guass_solve(int n)//高斯列主元法解方程{for(int i=0;i<n+1;i++){ for(int j=0;j<n+1;j++) A[i][j]= coe[j]*exp(x[i]*x[j]);A[i][i]+=1; B[i]=exp(4.0*x[i])+(exp(x[i]+4)-exp(-x[i]-4))/(x[i]+4);}//第一步：消元 //主对角元素远远大于其他，即主对角已经是主元，不必再选for(int k=0;k<n;k++){ for(int i=k+1;i<n+1;i++){ double lik=A[i][k]/A[k][k];for(int h=k;h<n+1;h++) A[i][h]-=lik*A[k][h]; B[i]-=lik*B[k];}}//第二步：回代========================================double sum=0;u[n]=B[n]/A[n][n];for(i=n-1;i>=0;i--){ sum=0;for(int h=i+1;h<n+1;h++) sum+=A[i][h]*u[h];u[i]=(B[i]-sum)/A[i][i];}}//=========================打印结果void print(int k){::ofstream out;out.open("result.txt",ios::app);for(int i=0;i<k+1;i++)::cout<<endl<<setiosflags(ios::scientific)<<setprecision(12)<<"x"<<i<<"="<<x[i]<<",u"<<i<<"="<<u[i];out<<"\n===============================================\n";::cout<<"\n===============================================\n";out.close();}四、运行结果1.复化梯形法结果：x0=-1.000000000000e+000,u0=1.831678781434e-002 x1=-9.992310649750e-001,u1=1.837320828901e-002 x2=-9.984621299500e-001,u2=1.842980256461e-002 x3=-9.976931949250e-001,u3=1.848657117658e-002x4=-9.969242599000e-001,u4=1.854351466189e-002 x5=-9.961553248750e-001,u5=1.860063355930e-002 x6=-9.953863898501e-001,u6=1.865792840912e-002 x7=-9.946174548251e-001,u7=1.871539975341e-002 x8=-9.938485198001e-001,u8=1.877304813585e-002 x9=-9.930795847751e-001,u9=1.883087410179e-002 x10=-9.923106497501e-001,u10=1.888887819828e-002 x11=-9.915417147251e-001,u11=1.894706097407e-002 x12=-9.907727797001e-001,u12=1.900542297958e-002 x13=-9.900038446751e-001,u13=1.906396476690e-002 x14=-9.892349096501e-001,u14=1.912268688990e-002 x15=-9.884659746251e-001,u15=1.918158990407e-002 x16=-9.876970396002e-001,u16=1.924067436663e-002 x17=-9.869281045752e-001,u17=1.929994083654e-002 x18=-9.861591695502e-001,u18=1.935938987450e-002 x19=-9.853*********e-001,u19=1.941902204291e-002 x20=-9.846212995002e-001,u20=1.947883790589e-002 x21=-9.838523644752e-001,u21=1.953883802930e-002 x22=-9.830834294502e-001,u22=1.959902298075e-002 x23=-9.823144944252e-001,u23=1.965939332964e-002 x24=-9.815455594002e-001,u24=1.971994964706e-002 x25=-9.807766243752e-001,u25=1.978069250590e-002 x26=-9.800076893502e-001,u26=1.984162248077e-002 x27=-9.792387543253e-001,u27=1.990274014812e-002 x28=-9.784698193003e-001,u28=1.996404608610e-002 x29=-9.777008842753e-001,u29=2.002554087470e-002 x30=-9.769319492503e-001,u30=2.008722509574e-002 x31=-9.761630142253e-001,u31=2.014909933262e-002 x32=-9.753940792003e-001,u32=2.021*********e-002 x33=-9.746251441753e-001,u33=2.027*********e-002 x34=-9.738562091503e-001,u34=2.0335********e-002x35=-9.730872741253e-001,u35=2.0398********e-002x36=-9.723183391003e-001,u36=2.046134130623e-002 x37=-9.715494040754e-001,u37=2.052436799418e-002 x38=-9.707804690504e-001,u38=2.058758883352e-002 x39=-9.700115340254e-001,u39=2.065100442234e-002x40=-9.692425990004e-001,u40=2.0714********e-002 x41=-9.684736639754e-001,u41=2.0778********e-002 x42=-9.677047289504e-001,u42=2.084242569416e-002 x43=-9.669357939254e-001,u43=2.0906********e-002 x44=-9.661668589004e-001,u44=2.0971********e-002 x45=-9.653979238754e-001,u45=2.103562141979e-002 x46=-9.646289888504e-001,u46=2.110041715675e-002x47=-9.638600538255e-001,u47=2.116541249465e-002x48=-9.630911188005e-001,u48=2.123060804837e-002x49=-9.623221837755e-001,u49=2.129600443468e-002 x50=-9.615532487505e-001,u50=2.136160227223e-002 x51=-9.607843137255e-001,u51=2.142740218159e-002 x52=-9.600153787005e-001,u52=2.149340478526e-002 x53=-9.592464436755e-001,u53=2.155961070760e-002 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