2012数值分析试卷答案

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2012数值分析试题及答案

aii
(bi

n
aij
x
(k j
)
)
,
j 1
i 1,2,, n
(1) 求此迭代法的迭代矩阵 M ；
(2) 证明：当 A 是严格对角占优矩阵， 0.5 时，此迭代格式收敛.
解：迭代法的矩阵形式为：
x(k1) x(k) D 1 (b Ax (k) ) D 1 (D A)x(k) D 1b
x2 3/5
）.
线 …
8．对离散数据 xi yi
1 0 1 2 的拟合曲线 y 5 x 2 的均方差为( 2.5 1.58 ).
2 1 1 3
6
…
…
…
9．设求积公式
2
f (x)dx
1
A0 f (1) A1 f (0) A2 f (1) 是插值型求积公式，则积分系
… 数 A0 3/ 4 , A1 0 , A2 9 / 4 .
2
2
2
2
2
2
R[ f ] 0 f (x)dx 0 p1 (x)dx 0 f (x)dx 0 H 3 (x)dx 0 H 3 (x)dx 0 p1(x)dx
2 f (4) ( x ) (x 1 )2 (x 1 )2 dx f (4) () 2 (x2 1)2 dx
…
四、(10 分)利用复化 Simpson 公式 S2 计算定积分 I
2
cos
xdx
的近似值，并估
0
… 计误差。
… …
解：
I

S2

1 [cos0 6
cos2

数值分析试题与答案

一. 填空题（本大题共4小题，每小题4分，共16分）1.设有节点012,,x x x ，其对应的函数()y f x =的值分别为012,,y y y ，则二次拉格朗日插值基函数0()l x 为。

2.设()2f x x =，则()f x 关于节点0120,1,3x x x ===的二阶向前差分为。

3.设110111011A -⎡⎤⎢⎥=--⎢⎥⎢⎥-⎣⎦，233x ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦，则1A ＝，1x = 。

4. 1n +个节点的高斯求积公式的代数精确度为。

二．简答题（本大题共3小题，每小题8分，共24分）1. 哪种线性方程组可用平方根法求解？为什么说平方根法计算稳定？2. 什么是不动点迭代法？()x ϕ满足什么条件才能保证不动点存在和不动点迭代序列收敛于()x ϕ的不动点？3. 设n 阶矩阵A 具有n 个特征值且满足123n λλλλ>≥≥≥，请简单说明求解矩阵A 的主特征值和特征向量的算法及流程。

三．求一个次数不高于3的多项式()3P x ，满足下列插值条件：i x 1 2 3 i y 2 4 12 i y '3并估计误差。

（10分）四．试用1,2,4n =的牛顿-科特斯求积公式计算定积分1011I dx x=+⎰。

（10分）五．用Newton 法求()cos 0f x x x =-=的近似解。

（10分）六．试用Doolittle 分解法求解方程组：12325610413191963630x x x -⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥-=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥----⎣⎦⎣⎦⎣⎦ （10分）七．请写出雅可比迭代法求解线性方程组123123123202324812231530x x x x x x x x x ++=⎧⎪++=⎨⎪-+=⎩ 的迭代格式，并判断其是否收敛？（10分）八．就初值问题0(0)y yy y λ'=⎧⎨=⎩考察欧拉显式格式的收敛性。

（10分）《数值分析》（A ）卷标准答案（2009－2010－1）一．填空题（每小题3分，共12分） 1. ()1200102()()()()x x x x l x x x x x --=--； 2.7；3. 3，8；4. 2n+1。

数值分析试卷及答案

数值分析试卷及答案数值分析试卷一、选择题（共10题，每题2分，共计20分）1. 数值分析的研究内容主要包括以下哪几个方面？A. 数值计算方法B. 数值误差C. 数值软件D. 数学分析答：A、B、C2. 下列哪种方法不属于数值积分的基本方法？A. 插值法B. 微积分基本公式C. 数值微积分D. 数值积分公式答：A3. 数值积分的目的是求解什么？A. 函数的导数B. 函数的原函数C. 函数的极值D. 函数的积分答：D4. 数值微分的目的是求解什么？A. 函数的导数B. 函数的原函数C. 函数的极值D. 函数的积分答：A5. 数值微分的基本方法有哪几种？A. 前向差分B. 后向差分C. 中心差分D. 插值法答：A、B、C6. 用数值方法求解方程的基本方法有哪几种？A. 迭代法B. 曲线拟合法C. 插值法D. 数值积分法答：A、B、C7. 用迭代法求方程的根时，当迭代结果满足何条件时可停止迭代？A. 当迭代结果开始发散B. 当迭代结果接近真实解C. 当迭代次数超过一定阈值D. 当迭代结果在一定范围内波动答：B8. 下列哪种插值方法能够确保经过所有给定数据点？A. 拉格朗日插值B. 牛顿插值C. 三次样条插值D. 二次插值答：A、B、C9. 数值解线性方程组的基本方法有哪几种？A. 直接法B. 迭代法C. 插值法D. 拟合法答：A、B10. 下列哪种方程求解方法适用于非线性方程？A. 直接法B. 迭代法C. 插值法D. 曲线拟合法答：B二、填空题（共5题，每题4分，共计20分）1. 数值积分的基本公式是_________。

答：牛顿-科特斯公式2. 数值微分的基本公式是_________。

答：中心差分公式3. 数值积分的误差分为_________误差和_________误差。

答：截断、舍入4. 用插值法求解函数值时，通常采用_________插值。

答：拉格朗日5. 数值解线性方程组的常用迭代法有_________方法和_________方法。

数值分析期末考试题带答案

湖北民族学院2012年秋季期末试卷A或BA卷课程数值分析使用班级0210403、4、5、6 制卷份数86 考生姓名命题人刘波课程负责人单位审核人答题纸数班级题号一二三四五六七八九十合计学号评分分数阅卷人注意：所有答案必须填写在答题纸上！一、填空题（4分⨯10=40分）1、向量T x )3,2,1(-=的范数1x = ，∞x = ，2x 。

2、已知,3)2(,1)1(==f f 那么)(x f y =以2,1=x 为节点的拉格朗日线性差值多项式为。

3、设矩阵A 是对称正定矩阵，则用迭代法接线性方程组,b AX =其迭代解数列一定收敛。

4、辛普森公式：。

5、牛顿-柯特斯求积分公式的系数和=∑=nk n k C 0)( 。

6、,1)(2+=x x f 则=]3,2,1[f ,=]4,3,2,1[f 。

7、积分公式)42(32)21(31)41(32)(10f f f dx x f +-≈⎰具有次代数精度。

二、计算题（10分⨯3=30分） 1、求01162=+-x x 的小正根。

2、给定形如)0()1()0()('01010f B f A f A dx x f ++≈⎰的求积公式，试确定系数,,,010B A A 使公式具有尽可能高的代数精确度。

3、求⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡----=242422221A 的特征值及普半径。

三、证明题（20分⨯1=20分） 1、用直接三角分解法解⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛201814513252321321x x x四、讨论题（10分⨯1=10分）1、用4点（n=3）的高斯——勒让德求积公式计算xdx x I cos 22⎰=π答案：一：1: 6，3，14 解： ∞x=||max 1i ni x ≤≤；1x =∑=n i i x 1||；2x =2112)(∑=ni ix ；向量的p 范数：p x =pni p ix 11)||(∑=2： 2x-1 3、高斯-赛德尔4、)]()2(4)([6)(b f b a f a f a b dx x f b a +++-≈⎰5、16、1,07、3二：1：解：6381+=x ，*2206.094.78638x x ==-≈-=,*2x 只有一位有效数字，若改用0627.094.15163816382≈≈+=-=x ，具有三位有效数字。

2012年春季学期(本科生)数值分析课程考试试卷(A卷)答案及评分标准

线封密三峡大学试卷班级姓名学号2012年春季学期《数值分析》课程考试试卷( A 卷)答案及评分标准注意：1、本试卷共3页；2、考试时间:120 分钟；3、姓名、学号必须写在指定地方；一、(16分)填空题1.设T x )3,4,2(-=,则 2x 29= (1分) ∞x4= (1分).2. 为尽量避免有效数字的严重损失，当1>>x 时，应将表达式x x -+1改写为xx ++11以保证计算结果比较精确（2分）.3.迭代过程),1,0)((1 ==+n x x n n ϕ收敛的一个充分条件是迭代函数)(x ϕ满足1|)(|<'x ϕ(2分).4. 设()1537++=x x x f ，则差商0]2,,2,2,2[821= f （2分）.5. 设)(x f 可微,求方程)(x f x =根的牛顿迭代格式是.2,1,0,)(1)(1='---=+k x f x f x x x k k k k k (2分) .6.矩阵范数),2,1(||||∞=p A p 与谱半径)(A ρ有一个不等式关系，表现为p A A ||||)(≤ρ（2分）.7.将⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=231264A 进行LU 分解(即Doolittle 分解),则 ⎪⎪⎭⎫⎝⎛=1301L (2分);⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=5064U (2分).二、（10分）用最小二乘法解下列超定线性方程组：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+=+=-=+7262353114221212121x x x x x x x x 解： +-+=221)1142(),(x x y x Q 221)353(--x x+-++221)62(x x 221)72(-+x x要使总残差达到最小，必有⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=∂∂=∂∂0021x Q x Q⇒⎩⎨⎧-=-=-48463513182121x x x x⇒⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧==9111327383021x x 或⎩⎨⎧≈≈24.104.321x x （10分）三、（10分）给定函数表84.087.090.092.094.096.097.098.099.011/sin 19.08.07.06.05.04.03.02.01.00x x x 利用所有数据，用复合辛普森（Simpson ）公式计算dxx xI ⎰=10sin 的近似值. 解: 用复合辛甫生Simpson 公式,小区间数5=n , 步长2.0)00.1(51=-⨯=h)90.094.097.099.0(21[62.05+++⨯+=≈S I]84.0)87.092.096.098.01(4++++++ 9453.0= （10分）线封密三峡大学试卷班级姓名学号四、（12分）设nn ij Ra A ⨯∈=)(对称,顺序主子式),,2,1(0n i i =≠∆则T LDL A =分解存在,其中L 为单位下三角形矩阵,D 为对角阵, 试写出求方程组b Ax =解的计算步骤(用矩阵表示), 此法称为改进平方根法. 试用它求解方程组：⎩⎨⎧=+=+635310121022121x x x x 解: 由T LDL A =可得b Ax =的方程为b x LDL T=,令y x DL T =,则b Ly =.计算步骤： (1) 将A 直接分解TLDL A =，求出 D L , (2) 求解方程b Ly =(3) 求解方程y D x L T 1-= （4分）⎢⎣⎡102 ⎥⎦⎤5310⎥⎦⎤⎢⎣⎡=10121l ⎥⎦⎤⎢⎣⎡2100d d ⎥⎦⎤⎢⎣⎡10121l 比较矩阵两边的元素,可得: ,521=l ,21=d .32=d由b Ly =可得 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡1501⎥⎦⎤⎢⎣⎡21y y ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=6312 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⇒31221y y 由y D x L T1-=得 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡1051⎥⎦⎤⎢⎣⎡21x x ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=16 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⇒1112x x （12分）五、(12分) 取节点1,010==x x ,写出x e x y -=)(的一次插值多项式),(1x L 并估计插值误差.解: 建立Lagrange 公式为 ()x L 110100101y x x x x y x x x x --+--=1101101-⨯--+⨯--=e x x x e x 11-+-=. （8分） ())1)(0(!2)()()(11--''=-=x x y x L x y x R ξ )10(<<ξ ()1)0(max 2110--≤≤≤x x x 令 ),1()(-=x x x h 由0)(='x h ，求得一个驻点得211=x于是 =≤≤|)(|max 10x h x 41)}1(),(),0({max 110=≤≤h x h h x 所以有())()(11x L x y x R -=)(max 2110x h x ≤≤≤81= （12分）六、(10分) 在区间[0,2]上利用压缩映像原理验证迭代格式1012.k x k +==，，，的敛散性. 解：(1) 记x x +=2)(ϕ，则xx +='221)(ϕ.当]2,0[∈x 时,];2,0[]2,2[)]2(),0([)(⊂=∈ϕϕϕx (5分) (2) .1221)0(|)(|<='≤'ϕϕx 因此,对]2,0[0∈∀x ,迭代格式1012.k x k +==，，，产生的序列∞=0}{k k x 收敛. (10分)线封密三峡大学试卷班级姓名学号七、（12分）已知方程组⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛121212212321x x x a a a （1）写出解此方程组的雅可比(Jacobi)迭代法公式；（2）证明当4>a 时，雅可比(Jacobi)迭代法收敛；（3）取5=a ,T x)101,51,101()0(=，求出)2(x . 解：（1）对.,3,2,1 =i 从第i 个方程解出i x ，得雅可比法迭代公式为：⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=--=--=--=+++ ,1,0,)21(1)222(1)21(1)(2)(1)1(3)(3)(1)1(2)(3)(2)1(1n x x a x x x a x x x a x n n n n n n n n n （5分）（2）当4>a 时，A 为严格对角占优矩阵，所以雅可比迭代法收敛. （10分）（3）取5=a ，Tx )101,51,101()0(= 由迭代公式计算得 101)1(1=x ， 258)1(2=x ， 101)1(3=x . 25013)2(1=x ， 258)2(2=x ， 25013)2(3=x . （12分）八、（10分）设初值问题:⎩⎨⎧=≤≤++='0)0(10,122y x y x y , (1) 写出用Euler 方法、取步长1.0=h 解上述初值问题数值解的公式； (2) 写出用改进Euler 方法、取步长1.0=h 解上述初值问题数值解的公式. 解: （1）取步长1.0=h 解上述初值问题数值解的Euler 公式为；9,,1,0),1(1.0),(0221==++⨯+=+=+y n y x y y x hf y y n n n n n n n （5分）（2）取步长1.0=h 解上述初值问题数值解的改进Euler 公式为：)2(21.0)1(1.002121221221=⎪⎩⎪⎨⎧+++++=++⨯+=++++y y x y x y y y x y y n n n n n n n n n n （10分）九、（8分）学完《数值分析》这门课程后，请你简述一下“插值、逼近、拟合”三者的区别和联系.解: 答案略.。

2012年武汉科技大学数值分析试题答案

2012年武汉科技大学数值分析试题答案一、单选题（4*5分=20分）1、A ；2、C ；3、D ；4、D ；5、D二、填空题（4*5分=20分）1、0；2、b-a ；3、)335(21+4、)3(211kk k x x x +=+； 5、)100(221n n n n y x h y y ++=+ 三、解：2120212010)1)(2()()2)(1()()1)(52()()2)(12()(1)(,2)(--=--=---=--=-=-=x x x x x x x x x x x x x x l x x l ββαα则：917133)(233+-+-=x x x x H …………………………………………….….8分余项22)4(3)2()1(!4)()(--=x x f x R ξ………………………………………………….2分四、解：设2)3()(-=x x f ，则：),3(6)(32-='x x x f 于是牛顿迭代格式为： ,,,,,,3,2,1,0,2165)3(6)3()()(232231=+=---='-=+n x x x x x x x f x f x x nn n n n n n n n …………..8分迭代函数05.0)3(3365)3(333≠=-='ϕ，因此牛顿迭代格式是线性收敛的。

…..2分五、解：1835.2)(2122111211≈+-=⎰e e dx e x ……………………………………….4分 0263.2)4(612213*2111211≈++-=⎰e e e dx e x ……………………………………………4分改公式则代数精度为7……………………………………………………………………..2分六、解：设⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛=111323121l l l A ⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛321d d d ⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛111323121l l l计算可得:3/2;2;3/5;2,1,3332322211======d l l d l d ……………………4分由LY=b,求得y=(10,6,4/3); ……………………………………………………….4分由y D x L T 1-=，求得x=(1,-1,2) …………………………………………………2分七、解：（i ）、⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=+=-02/32003202/1001)(1U L D B j 则13)(>=j B ρ，因此，Jacobi 迭代是发散的。

西南大学2012年《数学分析》考研试题答案

一、单项选择题（本题共6小题，每小题5分，共30分）1、C2、B3、A4、D5、B6、D二、计算题（本题共7小题，每小题10分，共70分）1、求极限⎪⎭⎫⎝⎛++--→11111lim 0x e x x x . 解：因为011lim 1x x x e →⎛⎫-= ⎪-⎝⎭000111lim lim lim (1)122x x x x x x x x x x x e x e e x e e xe e xe →→→---===--++， 6分所以00011111113lim lim lim 111112 2.x x x x x x e x x e x →→→⎛⎫⎛⎫-+=-+=+= ⎪ ⎪-+-+⎝⎭⎝⎭10分 2、设⎪⎩⎪⎨⎧==te y t e x ttsin cos ，求22dx y d . 解：sin cos ,cos sin t t t tdy e t e t dx e t e t +=- 5分 2223322(cos sin )(cos sin )t t t t d y e dx e t e t e t t ==-- 10分 3、设⎰=21sin )(x dt ttx f ，求⎰10)(dx x xf .解：11122120000111()()()()222xf x dx f x dx x f x x f x dx '==-⎰⎰⎰12221001111(1)sin (1)cos 22221[(1)cos11].2f x dx f x f =-=+=++⎰4、设22z u v uv =-，y x u cos =，y x v sin =，求x z ∂∂和yz ∂∂.解：22(2)cos (2)sin z z u z v uv v y u uv y x u x v x ∂∂∂∂∂=+=---∂∂∂∂∂，22(2)sin (2)cos .z z u z v v uv x y u uv x y y u y v y∂∂∂∂∂=+=-+-∂∂∂∂∂ 5、将函数xx f 3)(=在00=x 点处展开成泰勒级数。

数值分析2012考试卷沈阳工业大学

研究生考试命题纸沈阳工业大学 2012 / 2013 学年第一学期课程名称：数值分析课程编号：000304 任课教师：陈欣曲绍波考试形式：闭卷一、填空（每题3分，共15分）1. 二分法是求解方程f (x )=0的根一种方法，其前提是f (x )在有根区间[a ,b ]内单调且。

2. 设矩阵⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=0112A ，则1A = 、=2A 、)(A ρ= 。

3. 对于正数a ，使用牛顿法于方程02=-a x 所得到的迭代格式为，其收敛阶为、求110（取x 0=10）的第一个近似值为。

4. 幂法用来计算实矩阵A 的特征值及对应的，在计算过程中进行“归一化”处理的原因是为了。

5. 高斯求积公式)33()33()(11f f dx x f +-≈⎰-的代数精度为，当区间不是[-1,1]，而是一般区间[a , b ]时，需要做变换，使用该公式计算≈⎰311dx x。

二、解答下列各题（每题5分，共10分）1. 请写出经过点A (0,1)，B (2,3)，C (4,5)的拉格朗日插值多项式形式。

说明插值基函数的性质以及拉格朗日插值法的优缺点。

2. 设n 阶可逆矩阵A 已经分解成A =LU ，其中L 下三角矩阵，U 单位上三角矩阵，推导出解线性方程组AX =b 的计算公式。

三、（10分）用不选主元的直接三角分解法解下面线性方程组⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+-=-+-=-+-=-342424344343232121x x x x x x x x x x 四、（20分，每题10分）对于线性方程组⎪⎩⎪⎨⎧=++=++=-+9223122321321321x x x x x x x x x 1. 分别写出使用GS 迭代法，SOR 迭代法（ω=1.3）求解的迭代格式，并对初始向量（1，0，0）T ，分别计算第一步近似解向量；2. 分别讨论求解此方程的J —方法和GS —方法的收敛性。

五、（10分）给出函数表如下，用牛顿向前插值公式求f (2.03)的近似值。

2012级硕士研究生数值分析期末考试试卷及答案

设区间分成 n 等分，则 h=1/n., 故对复合梯形公式，要求
RT ( f ) =| −
即n2 ≥
b − a 2 '' 1 1 1 h f (η ) |≤ ( ) 2 e ≤ × 10 −5 ，η ∈ (0,1) 12 12 n 2
e × 10 5 ， n ≥ 212 .85 ，因此 n=213，即将区间[0,1]分成 213 等分时，用复合梯形计 6 1 算，截断误差不超过 × 10 − 5 。 2
为 2 ．设。位有效数字，
x * 的相对误差限
f ( x ) = 3 x 7 + x 4 + 3x + 1 ，则 f [2 0 ,2 1 ,L ,2 7 ] =
，
f [2 0 ,21 , L,2 8 ] =
。，并计
3. 过点 ( −1,0), ( 2,0) 和 (1,3) 的二次拉格朗日插值函数为算 L2 ( 0) 4 ．设
S1 ( x) = 3.7143 + 1.2429 x
2-范数的误差
4
2.45
|| δ || 2 =
∑ (S (x ) − y )
1
2
i
i
= 0.675 = 0.8216
i= 0
5. 用改进的欧拉公式（预估-校正方法）解初值问题
dy = x 2 + 100 y 2 , y( 0) = 0 ， h 为步长，（1）取步长 h = 0.1, 计算到 x = 0 .2（保 dx
p ( 2) = 1, 并写出其余项表达式（要求有推导过程）。
2. 若用复合梯形公式dx ，问区间 [0, 1] 应分成多少等分才能使截断误差不超过
1 × 10 − 5 ? 若改用复合辛普森公式，要达到同样的精度区间[0, 1] 应该分成多少等份? 由下表数 2

11-12数值分析报告材料试A卷答案详解

上海海事大学2011---2012学年第 2 学期研究生数值分析课程考试试卷A （答案）学生姓名：学号：专业：一．填空题（每小格2分共30分）1. 利用Jacobi 迭代法求解Ax=b 时，其迭代矩阵是)(1U L D B J +=-；当系数矩阵A 满足严格对角占优时，Jacobi 迭代法收敛。

x 0 1 2 42. 已知函数)(x f 有数据f 1 9 23 3 则其3次Lagrange插值多式的基函数)(0x l 为147878123+-+-x x x 插值余项为 )4)(2)(1(!4)()4(---x x x x f ξ3. 求解常微分方程初值问题⎩⎨⎧=≤≤=η)(),,('a y bx a y x f y的Euler 公式为),(1i i i i y x hf y y +=+，它是1 阶方法。

4. 设,1457)(348++-=x x x x f 则差商=]5,...,5,5[810f 7 =]2,...2,2[910f 05. 对于求解Ax=b ，如果右端有b δ的扰动存在而引起解的误差为x δ，则相对误差≤xxδ bbA C o n d δ)(6. Gauss 型数值求积公式)()(0i bani ix f Adx x f ⎰∑=≈的代数精度具有2n+1___次，求积系数的表达式为i A ＝⎰bai dx x l )(2,且=∑=ni iAb-ａ7. 幂法是求矩阵按模最大特征值和特征向量的计算方法．Jacobi 法是计算实对称矩阵的所有特征值和特征向量的计算方法8. 对于给定的正数k ，Newton 法解二次方程02=-k x 的迭代公式为)(21)()(1nn n n n n x kx x f x f x x +='-=+ 二．设函数42)(x x f =，已知188)(244+-=x x x T ，试利用切比雪夫多项式最小零偏差的性质，求函数)(x f 在区间[-1，1]上的次数低于4的最佳一致逼近。

2012数值分析试题及答案

2
2
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2
R[ f ] 0 f (x)dx 0 p1 (x)dx 0 f (x)dx 0 H 3 (x)dx 0 H 3 (x)dx 0 p1(x)dx
2 f (4) ( x ) (x 1 )2 (x 1 )2 dx f (4) () 2 (x2 1)2 dx
所以，迭代矩阵为 M D 1 (D A) .
当 A 是严格对角占优矩阵， 0.5 时，由于
n
| aij |
(M ) M max | j1 | 1，所以，迭代格式收敛.
1in
2aii
三、（12 分）说明方程 x cosx 0 有唯一根，并建立一个收敛的迭代格式，使
42 ，则 A 的 Doolittle 分解式是( A 13
10 10
2 －2

)，Crout
… …
○
分解式是（
A 13
－02
1 0
12
）.
… … …
3.解线性方程组
xx11
4x2 9x2

2 1
的
Jacobi
迭代矩阵的谱半径
（B)

(
2/3
).
… 封
4.迭代格式 xk1 xk3 3xk2 3xk , k 0,1,2,... 求根 1是( 3 )阶收敛的.
… …
5.设 f (x) sin x ，用以 xi i, i 0,1,2 为节点的二次插值多项式近似 sin1.5 的值，

aii
(bi

n
aij
x
(k j
)

数值计算(数值分析)试题及答案

武汉理工大学研究生课程考试标准答案用纸课程名称：数值计算（A ）任课教师：一. 简答题，请简要写出答题过程（每小题5分，共30分） 1.将227和355113作为 3.14159265358979π=L 的近似值，它们各有几位有效数字，绝对误差和相对误差分别是多少3分）2分）2.已知()8532f x x x =+-，求0183,3,,3f ⎡⎤⎣⎦L ，0193,3,,3f ⎡⎤⎣⎦L .(5分）3.确定求积公式10120()(0)(1)(0)f x dx A f A f A f '≈++⎰中的待定系数，使其代数精度尽量高，并指明该求积公式所具有的代数精度。

解：要使其代数精度尽可能的高，只需令()1,,,m f x x x =L L 使积分公式对尽可能大的正整数m 准确成立。

由于有三个待定系数，可以满足三个方程，即2m =。

由()1f x =数值积分准确成立得：011A A += 由()f x x =数值积分准确成立得：121/2A A += 由2()f x x =数值积分准确成立得：11/3A =解得1201/3,1/6,2/3.A A A === (3分）此时，取3()f x x =积分准确值为1/4,而数值积分为11/31/4,A =≠所以该求积公式的最高代数精度为2次。

(2分）4.求矩阵101010202A -⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥-⎣⎦的谱半径。

解 ()()101011322I A λλλλλλλ--=-=---矩阵A 的特征值为1230,1,3λλλ=== 所以谱半径(){}max 0,1,33A ρ== (5分）5. 设10099,9998A ⎛⎫= ⎪⎝⎭计算A 的条件数()(),2,p cond A P =∞.解：**19899-98999910099-100A A A A --⎛⎫⎛⎫=⇒== ⎪ ⎪-⎝⎭⎝⎭矩阵A 的较大特征值为，较小的特征值为，则1222()198.00505035/0.0050503539206cond A A A -=⨯==(2分）1()199********cond A A A -∞∞∞=⨯=⨯= (3分）22001130101011010220100110110()(12)()(12)()()()()()x x x x x x x x H x y y x x x x x x x x x x x x x x y x x y x x x x ----=-+-------''+-+---(5分）并依条件1(0)1,(0),(1)2,(1) 2.2H H H H ''====，得2222331()(12)(1)2(32)(1)2(1)211122H x x x x x x x x x x x =+-+-+-+-=++ (5分）2.已知()()()12,11,21f f f -===，求()f x 的Lagrange 插值多项式。

2012研究生数值分析课期末考试复习题及答案

、填空1.设X 彳3149541…，取5位有效数字，则所得的近似值x= 2.3150f X 1,X 22.设一阶差商f x 2 f x 11 4 33x 2 x 12 1y' f(X, y)y(X0)y0近似解的梯形公式是f X 2，X 3f x 3 f x 2 X 3 X 2 则二阶差商f ^,X2,X311/63.设X (2, 3, 1)，则||X|2 714 ||X|| 3。

p4924.4.求方程x x 1.25 0的近似根，用迭代公式x J x 匸25，取初始值X o那么X 11.5y k6、 1 1 A 5 1，则A 的谱半径Q 【盘)=7、 2 设 f(x) 3x 5, X k kh, k 0,1,2,…，贝卩 f 人几 1, Xn 23 和 f Xi , X n 1, Xi 2 , Xn38若线性代数方程组AX=b 的系数矩阵A 为严格对角占优阵，贝U 雅可比迭代和高斯-塞德尔迭代都收敛9、解常微分方程初值问题的欧拉(Euler )方法的局部截断误差为 O(h )5. 解初始值问题y 10、为了使计算 10表达式改写成二、计算题 1、已知敛的简单迭代函数 2 3— 2 3 1 （X 1）（X 1）的乘除法运算次数尽量的少，应将 y 10 — 1 — 2 — X 1 X 1 X 1 蛊=机刃的00）满足■ 3V 妙⑵，使轧严护（心）/ =，试问如何利用骰㈤构造一个收 0, 1…收敛？（X ），可得3x (X) 3x 1 X 2( (X) 3X) (X)（X ）（X ） 3),故（X ） 1(X-3I 2 11 2 2、试确定常数A ，B ， fl L / W 心铝Ej（0） +&S ）有尽可能高的代数精度。

试问所得的数值积分公式代数精度是多少？它是否为 Gauss 型的？ X k 1(X k ) 3X k , k=0,1,•… 收敛。

C 和a ,使得数值积分公式 A C —,B 9 16"9,aY 5，该数值求积公式具有 5次代数精确度，它是 Gauss 型的3、利用矩阵的LU 分解法解方程组y4、写出求解下列初始值问题 y ⑴ 迭代式及四阶龙格-库塔法迭代式。

数值分析试题及答案

数值分析试题及答案一、单项选择题（每题3分，共30分）1. 线性代数中，矩阵A的逆矩阵记作（）。

A. A^TB. A^-1C. A^+D. A*答案：B2. 插值法中，拉格朗日插值多项式的基函数是（）。

A. 多项式B. 指数函数C. 正弦函数D. 余弦函数答案：A3. 在数值积分中，梯形规则的误差是（）阶的。

A. O(h^2)B. O(h^3)C. O(h)D. O(1/h)答案：A4. 求解线性方程组时，高斯消元法的基本操作不包括（）。

A. 行交换B. 行乘以非零常数C. 行加行D. 行除以非零常数答案：D5. 非线性方程f(x)=0的根的迭代法中，收敛的必要条件是（）。

A. f'(x)≠0B. f'(x)=0C. |f'(x)|<1D. |f'(x)|>1答案：C6. 利用牛顿法求解非线性方程的根时，需要计算（）。

A. 函数值B. 函数值和导数值C. 函数值和二阶导数值D. 函数值、一阶导数值和二阶导数值答案：B7. 矩阵的特征值和特征向量是（）问题中的重要概念。

A. 线性方程组B. 特征值问题C. 线性规划D. 非线性方程组答案：B8. 在数值分析中，条件数是衡量矩阵（）的量。

A. 稳定性B. 可逆性C. 正交性D. 稀疏性答案：A9. 利用龙格现象说明，高阶插值多项式在区间端点附近可能产生（）。

A. 振荡B. 收敛C. 稳定D. 单调答案：A10. 雅可比迭代法和高斯-塞德尔迭代法都是求解线性方程组的（）方法。

A. 直接B. 迭代C. 精确D. 近似答案：B二、填空题（每题4分，共20分）11. 线性代数中，矩阵A的行列式记作________。

答案：det(A) 或 |A|12. 插值法中，牛顿插值多项式的基函数是________。

答案：差商13. 在数值积分中，辛普森规则的误差是________阶的。

答案：O(h^4)14. 求解线性方程组时，迭代法的基本思想是从一个初始近似解出发，通过不断________来逼近精确解。

数值分析2012考试卷

2. 设矩阵⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=0112A ，则1A = 、=2A 、)(A ρ= 。

3. 对于正数a ，使用牛顿法于方程02=-a x 所得到的迭代格式为，其收敛阶为、求110（取x 0=10）的第一个近似值为。

4. 幂法用来计算实矩阵A 的特征值及对应的，在计算过程中进行“归一化”处理的原因是为了。

5. 高斯求积公式)33()33()(11f f dx x f +-≈⎰-的代数精度为，当区间不是[-1,1]，而是一般区间[a , b ]时，需要做变换，使用该公式计算≈⎰311dx x。

二、解答下列各题（每题5分，共10分）1. 请写出经过点A (0,1)，B (2,3)，C (4,5)的拉格朗日插值多项式形式。

说明插值基函数的性质以及拉格朗日插值法的优缺点。

2. 设n 阶可逆矩阵A 已经分解成A =LU ，其中L 下三角矩阵，U 单位上三角矩阵，推导出解线性方程组AX =b 的计算公式。

五、（10分）给出函数表如下，用牛顿向前插值公式求f (2.03)的近似值。

数值分析试题及答案汇总

数值分析试题及答案汇总一、单项选择题（每题5分，共20分）1. 在数值分析中，下列哪个方法用于求解线性方程组？A. 牛顿法B. 插值法C. 迭代法D. 泰勒展开法答案：C2. 以下哪个选项是数值分析中用于求解非线性方程的迭代方法？A. 高斯消元法B. 牛顿法C. 多项式插值D. 辛普森积分法答案：B3. 以下哪个选项是数值分析中用于数值积分的方法？A. 牛顿法B. 辛普森积分法C. 牛顿-拉弗森迭代D. 拉格朗日插值答案：B4. 在数值分析中，下列哪个方法用于求解常微分方程的初值问题？A. 欧拉法B. 牛顿法C. 辛普森积分法D. 高斯消元法答案：A二、填空题（每题5分，共20分）1. 插值法中，拉格朗日插值法的插值多项式的阶数是______。

答案：n2. 泰勒展开法中，如果将函数展开到第三阶，那么得到的多项式是______阶多项式。

答案：三3. 在数值分析中，牛顿法求解非线性方程的迭代公式为______。

答案：x_{n+1} = x_n - f(x_n) / f'(x_n)4. 辛普森积分法是将积分区间分为______等分进行近似计算。

答案：偶数三、简答题（每题10分，共30分）1. 请简述数值分析中插值法的基本原理。

答案：插值法的基本原理是根据一组已知的数据点，构造一个多项式函数，使得该函数在给定的数据点上与数据值相等，以此来估计未知数据点的值。

2. 解释数值分析中误差的概念，并说明它们是如何影响数值计算结果的。

答案：数值分析中的误差是指由于计算方法或计算工具的限制，导致计算结果与真实值之间的差异。

误差可以分为舍入误差和截断误差。

舍入误差是由于计算机表示数值的限制而产生的，而截断误差是由于计算方法的近似性质而产生的。

这些误差会影响数值计算结果的准确性和稳定性。

3. 请说明在数值分析中，为什么需要使用迭代法求解线性方程组。

答案：在数值分析中，迭代法用于求解线性方程组是因为对于大规模的方程组，直接方法（如高斯消元法）的计算成本很高，而迭代法可以在较少的计算步骤内得到近似解，并且对于稀疏矩阵特别有效。

2012数值分析试卷Microsoft Word 文档

一．填空题（每小题3分，共27分）：1．计算40的近似值时，要使其相对误差限001.0*<r ε，只需取位有效数字； 2．设近似数1,2*2*1-==x x 的误差限分别为01.0和02.0，则≈)(*2*1x x ε ；3．设求积公式)()(0k ban k k x f A dx x f ⎰∑=≈是插值型求积公式，则0nk k A ==∑.4．若)(x P 是],[)(b a C x f ∈的最佳4次逼近多项式，则)(x P 在],[b a 上至少有个偏差点； 5．在求积公式中，辛甫生公式至少具有次代数精度；6．将⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=1111A 分解为下三角阵L 与上三角阵U 之积, 即LU A =,则L =, U =；7.用牛顿迭代法解方程10x xe -=的迭代公式为8. 将],[b a 区间n 等分，步长n ab h -=，分点),,1,0(n k kh a x k =+=，则],[b a 等分为n 个子区间，即∑-==1],[n k k I b a ，子区间],[1+=k k k x x I .则计算定积分()baI f x dx =⎰的复化辛普森公式为n S =.9. 计算定积分()b aI f x dx =⎰的复化梯形公式的误差表达式为n I T -= 二．单选题（每小题3分，共24分）：1. 根据数值运算误差分析的方法与原则, 无需避免的是 ( );A. 绝对值很大的数除以绝对值很小的数B. 两个非常相近的数相乘C. 绝对值很大的数加上绝对值很小的数D. 两个非常相近的数相减2. 设 )(,),(),(10x l x l x l n 分别为节点 n x x x ,,,10 上的 n 次拉格朗日插值基函数，则 ∑=≡-ni iix l x 0)()2(（）；A ．2-x B.2-i xC.0D. 13. 设 n ()[,],()f x C a b P x ∈是)(x f 的最佳一致逼近多项式, 则其逼近标准是依据( )； A. 2min[()()]kbn aa f x P x dx -⎰C. n minmax ()()ia a x bf x P x ≤≤- D. n maxmin()()ka x ba f x P x ≤≤-4. 设 )(],,[)(x P b a C x f ∈是)(x f 的最佳平方逼近多项式, 则其逼近标准是依据( )； A. 2min[()()]kbn aa f x P x dx -⎰B.C. n minmax ()()ia a x bf x P x ≤≤- D. n maxmin()()ka x ba f x P x ≤≤-5. 若牛顿-柯特斯公式只有一个求积节点, 则柯特斯系数 =)0(0C ( A )；A.1B.0C.2/1D.a b - 6．插值型求积公式 ∑==nk k kn x f AI 0)( 的代数精度最高可达到 ( ) 次；A.nB.1+nC.n 2D.12+n7. 用迭代法解方程 )5.1(01023==--x x x , 则该方程最好改写为 ( ) ； A.2/11x x += B.321x x += C.13-=x x D. 1/1-=x x8. 迭代法)()()1(k k k x Ax b x+-=+解线性方程组b Ax =收敛的充要条件是（）；A ．1)(<A ρB. 1)(<-A b ρC. 1)(<-A I ρD. 1)(<+A I ρ三．解答题(共39分)1.(7分) 求 32()21f x x x x =++- 在区间 [-1,1] 上的２次最佳一致逼近多项式()2P x2. (15分) 己知)(x f 的函数表如下，解答下述问题:(1)填写差商表.i x)(i x f ],[1+i i x x f ],,[21++i i i x x x f ],,[3+i i x x f ],,[4+i i x x f6 1 10 3 46 4 82 6212(2)写出函数)(x f 的牛顿插值多项式. (3)写出插值余项的表达式.3．(7分)求简单迭代法),...2,1,0(,121=+=+k x x x kk k 的收敛阶。