计算方法课后题
计算方法习题及答案
计算方法习题及答案在学习计算方法的过程中,习题的练习和答案的掌握是非常重要的。
下面将为大家提供一些计算方法习题及答案,希望能够帮助大家更好地巩固知识。
一、整数运算习题1. 计算以下整数的和:-5 + 8 + (-3) + (-2) + 10。
答案:-5 + 8 + (-3) + (-2) + 10 = 8。
2. 计算以下整数的差:15 - (-6) - 10 + 3。
答案:15 - (-6) - 10 + 3 = 24。
3. 将 -3 × (-4) - 2 × 5 的结果化简。
答案:-3 × (-4) - 2 × 5 = 12 - 10 = 2。
二、分数运算习题1. 计算以下分数的和:1/2 + 2/3 + 3/4 + 4/5。
答案:1/2 + 2/3 + 3/4 + 4/5 = 47/20。
2. 计算以下分数的差:2/3 - 1/4 - 5/6。
答案:2/3 - 1/4 - 5/6 = -1/12。
3. 计算以下分数的积:2/3 × 3/4 × 4/5。
答案:2/3 × 3/4 × 4/5 = 4/15。
4. 将以下分数的除法化简为整数:3/8 ÷ 1/4。
答案:3/8 ÷ 1/4 = (3/8) × (4/1) = 3/2 = 1 1/2。
三、百分数运算习题1. 计算60% × 80%的结果。
答案:60% × 80% = 0.6 × 0.8 = 0.48 = 48%。
2. 计算40%除以20%的结果。
答案:40% ÷ 20% = (40/100) ÷ (20/100) = 2。
3. 计算200中的20%是多少。
答案:200 × 20% = 200 × 0.2 = 40。
四、多项式运算习题1. 计算以下多项式的和:(3x^2 + 4x + 5) + (2x^2 + x + 3)。
计算方法-刘师少版第一章课后习题完整答案
9000 m=1
9000.00
解 (1)∵ 2.0004=0.20004×10 ,
x − x ∗ = x − 0.20004 ≤ 0.000049 ≤ 0.5 × 10 −4
m-n=-4,m=1 则 n=5,故 x=2.0004 有 5 位有效数字
x1 =2,相对误差限 ε r =
1 1 × 10 −( n −1) = × 101−5 = 0.000025 2 × x1 2× 2
-2
(2)∵ -0.00200= -0.2×10 ,
m=-2
x − x ∗ = x − (−0.00200) ≤ 0.0000049 ≤ 0.5 × 10 −5
m-n=-5, m=-2 则 n=3,故 x=-0.00200 有 3 位有效数字
x1 =2,相对误差限 ε r =
4
1 × 101−3 =0.0025 2× 2
4 3 4 πR − π ( R * ) 3 3 ε r* (V ) = 3 4 3 πR 3 R 3 − (R* )3 ( R − R * )( R 2 + RR * + R * ) = = R3 R3 R − R * R 2 + RR * + R * R − R * R 2 + RR * + RR * = ⋅ ≈ ⋅ R R R2 R2
可以得到计算积分的递推公式:
I n = 1 − nI n −1
1 0
n = 1,2, L
1 0
I 0 = ∫ e x −1 dx = e x −1
则准确的理论递推式 实际运算的递推式 两式相减有
* *
= 1 − e −1
I n = 1 − nI n −1
* * In = 1 − nI n −1 * * * In − In = −n( I n −1 − I n −1 ) = − ne( I n −1 ) *
计算方法各习题及参考答案
计算⽅法各习题及参考答案第⼆章数值分析2.1 已知多项式432()1p x x x x x =-+-+通过下列点:试构造⼀多项式()q x 通过下列点:答案:54313()()()3122q x p x r x x x x x =-=-++-+. 2.2 观测得到⼆次多项式2()p x 的值:表中2()p x 的某⼀个函数值有错误,试找出并校正它.答案:函数值表中2(1)p -错误,应有2(1)0p -=.2.3 利⽤差分的性质证明22212(1)(21)/6n n n n +++=++ .2.4 当⽤等距节点的分段⼆次插值多项式在区间[1,1]-近似函数xe 时,使⽤多少个节点能够保证误差不超过61102-?.答案:需要143个插值节点.2.5 设被插值函数4()[,]f x C a b ∈,()3()h H x 是()f x 关于等距节点01n a x x x b =<<<= 的分段三次艾尔⽶特插值多项式,步长b a h n-=.试估计()3||()()||h f x H x ∞-.答案:()443||()()||384h M f x H x h ∞-≤.第三章函数逼近3.1 求()sin ,[0,0.1]f x x x =∈在空间2{1,,}span x x Φ=上最佳平⽅逼近多项式,并给出平⽅误差.答案:()sin f x x =的⼆次最佳平⽅逼近多项式为-522sin ()0.832 440 710 1.000 999 10.024 985 1x p x x x ≈=-?+-,⼆次最佳平⽅逼近的平⽅误差为0.122-1220(sin )())0.989 310 710x p x dx δ=-=??.3.2 确定参数,a b c 和,使得积分2121(,,)[I a b c ax bx c -=++-?取最⼩值.答案:810, 0, 33a b c ππ=-== 3.3 求多项式432()251f x x x x =+++在[1,1]-上的3次最佳⼀致逼近多项式()p x .答案:()f x 的最佳⼀致逼近多项式为323()74p x x x =++. 3.4 ⽤幂级数缩合⽅法,求() (11)x f x e x =-≤≤上的3次近似多项式6,3()p x ,并估计6,3||()()||f x p x ∞-.答案:236,3()0.994 574 650.997 395 830.542 968 750.177 083 33p x x x x =+++, 6,3||()()||0.006 572 327 7f x p x ∞-≤3.5 求() (11)xf x e x =-≤≤上的关于权函数()x ρ=的三次最佳平⽅逼近多项式3()S x ,并估计误差32||()()||f x S x -和3||()()||f x S x ∞-.答案:233()0.994 5710.997 3080.542 9910.177 347S x x x x =+++,32||()()||0.006 894 83f x S x -=,3||()()||0.006 442 575f x S x ∞-≤.第四章数值积分与数值微分4.1 ⽤梯形公式、⾟浦⽣公式和柯特斯公式分别计算积分1(1,2,3,4)n x dx n =?,并与精确值⽐较.答案:计算结果如下表所⽰4.2 确定下列求积公式中的待定参数,使得求积公式的代数精度尽量⾼,并指明所确定的求积公式具有的代数精度.(1)101()()(0)()hh f x dx A f h A f A f h --≈-++?(2)11211()[(1)2()3()]3f x dx f f x f x -≈-++? (3)20()[(0)()][(0)()]2h h f x dx f f h h f f h α''≈++-?答案:(1)具有三次代数精确度(2)具有⼆次代数精确度(3)具有三次代数精确度.4.3 设10h x x =-,确定求积公式12300101()()[()()][()()][]x x x x f x dx h Af x Bf x h Cf x Df x R f ''-=++++?中的待定参数,,,A B C D ,使得该求积公式的代数精确度尽量⾼,并给出余项表达式.答案:3711,,,20203020A B C D ====-,(4)6()[]1440f R f h η=,其中01(,)x x η∈.4.4 设2()P x 是以0,,2h h 为插值点的()f x 的⼆次插值多项式,⽤2()P x 导出计算积分30()hI f x dx =?的数值积分公式h I ,并⽤台劳展开法证明:453(0)()8h I I h f O h '''-=+.答案:3203()[(0)3(2)]4h h I p x dx h f f h ==+?.4.5 给定积分10sin xI dx x =(1)运⽤复化梯形公式计算上述积分值,使其截断误差不超过31102-?.(2)取同样的求积节点,改⽤复化⾟浦⽣公式计算时,截断误差是多少?(3)要求的截断误差不超过610-,若⽤复化⾟浦⽣公式,应取多少个节点处的函数值?答案:(1)只需7.5n ≥,取9个节点,0.946I ≈(2)4(4)46111|[]||()|()0.271102880288045n b a R f h f η--=-≤=? (3)取7个节点处的函数值.4.6 ⽤变步长的复化梯形公式和变步长的复化⾟浦⽣公式计算积分10sin xI dx x =?.要求⽤事后误差估计法时,截断误不超过31102-?和61102-?.答案:使⽤复化梯形公式时,80.946I T ≈=满⾜精度要求;使⽤复化⾟浦⽣公式时,40.946 083I s ≈=满⾜精度要求.4.7(1)利⽤埃尔⽶特插值公式推导带有导数值的求积公式2()()[()()][()()][]212ba b a b a f x dx f a f b f b f a R f --''=+--+?,其中余项为 5(4)()[](), (,)4!30b a R f f a b ηη-=∈.(2)利⽤上述公式推导带修正项的复化梯形求积公式020()[()()]12Nx N N x h f x dx T f x f x ''≈--?,其中 0121[()2()2()2()()]2N N N hT f x f x f x f x f x -=+++++ ,⽽ 00, (0,1,2,,), i N x x ih i N Nh x x =+==- .4.8 ⽤龙贝格⽅法计算椭圆2214x y +=的周长,使结果具有五位有效数字.答案:49.6884l I =≈.4.9确定⾼斯型求积公式0011()()()x dx A f x A f x ≈+?的节点0x ,1x 及系数0A ,1A .答案:00.289 949x =,10.821 162x =,00.277 556A =,10.389 111A =.4.10 验证⾼斯型求积公式00110()()()x e f x dx A f x A f x +∞-≈+?的系数及节点分别为0001 2 2A A x x ===-=+第五章解线性⽅程组的直接法5.1 ⽤按列选主元的⾼斯-若当消去法求矩阵A 的逆矩阵,其中11121 0110A -?? ?= ? ?-??.答案: 1110331203321133A -?? ? ?=---5.2 ⽤矩阵的直接三⾓分解法解⽅程组1234102050101312431701037x x x x= ? ? ? ? ? ? ? ? ??答案: 42x =,32x =,21x =,11x =.5.3 ⽤平⽅根法(Cholesky 分解法)求解⽅程组12341161 4.25 2.750.51 2.75 3.5 1.25x x x -?????? ??? ?-=- ??? ? ??? ???????答案: 12x =,21x =,31x =-.5.4 ⽤追赶法求解三对⾓⽅程组123421113121112210x x x x ?????? ? ? ? ? ? ?= ? ? ? ? ? ? ? ? ?????答案:42x =,31x =-,21x =,10x =.第六章解线性代数⽅程组的迭代法6.1对⽅程1212123879897x x x x x x x -+=??-+=??--=?作简单调整,使得⽤⾼斯-赛得尔迭代法求解时对任意初始向量都收敛,并取初始向量(0)[0 0 0]T x =,⽤该⽅法求近似解(1)k x+,使(1)()3||||10k k x x +-∞-≤.答案:近似解为(4)[1.0000 1.0000 1.0000]Tx =.6.2讨论松弛因⼦ 1.25ω=时,⽤SOR ⽅法求解⽅程组121232343163420412x x x x x x x +=??+-=??-+=-? 的收敛性.若收敛,则取(0)[0 0 0]T x=迭代求解,使(1)()41||||102k k x x +-∞-<.答案:⽅程组的近似解为*1 1.50001x =,*2 3.33333x =,*3 2.16667x =-.6.3给定线性⽅程组Ax b =,其中111221112211122A ?? ? ?=,证明⽤雅可⽐迭代法解此⽅程组发散,⽽⾼斯-赛得尔迭代法收敛.6.4设有⽅程组112233302021212x b x b x b -?????? ??? ?= ??? ? ??? ?-??????,讨论⽤雅可⽐⽅法和⾼斯-赛得尔⽅法解此⽅程组的收敛性.如果收敛,⽐较哪种⽅法收敛较快.答案:雅可⽐⽅法收敛,⾼斯-赛得尔⽅法收敛,且较快.6.5设矩阵A ⾮奇异.求证:⽅程组Ax b =的解总能通过⾼斯-赛得尔⽅法得到.6.6设()ij n nA a ?=为对称正定矩阵,对⾓阵1122(,,,)nn D diag a a a = .求证:⾼斯-赛得尔⽅法求解⽅程组1122D AD x b --=时对任意初始向量都收敛.第七章⾮线性⽅程求根例7.4对⽅程230xx e -=确定迭代函数()x ?及区间[,]a b ,使对0[,]x a b ?∈,迭代过程1(), 0,1,2,k x x k ?+== 均收敛,并求解.要求51||10k k x x -+-<.答案:若取2()x x ?=,则在[1,0]-中满⾜收敛性条件,因此迭代法121, 0,1,2,k x k x k +== 在(1,0)-中有惟⼀解.取00.5x =-,*70.458960903x x ≈=-.取2()x x ?=,在[0,1上满⾜收敛性条件,迭代序列121, 0,1,2,k x k x k +== 在[0,1]中有惟⼀解.取00.5x =,*140.910001967x x ≈=- 在[3,4]上,将原⽅程改写为23xe x =,取对数得2ln(3)()x x x ?==.满⾜收敛性条件,则迭代序列21ln(3), 0,1,2,k k x x k +== 在[3,4]中有惟⼀解.取0 3.5x =, *16 3.733067511x x ≈=.例7.6对于迭代函数2()(3)x x c x ?=+-,试讨论:(1)当c 为何值时,1()k k x x ?+=产⽣的序列{}k x(2)c 取何值时收敛最快?(3)取1,2c =-()x ?51||10k k x x -+-<.答案:(1)(c ∈时迭代收敛.(2)c =时收敛最快.(3)分别取1, 2c =--,并取0 1.5x =,计算结果如下表7.7所⽰表7.7例7.13 设不动点迭代1()k x x ?+=的迭代函数()x ?具有⼆阶连续导数,*x 是()x ?的不动点,且*()1x ?'≠,证明Steffensen 迭代式21(), (), 0,1,2,()2k k k k k k k k k k k y x z x k y x x x z y x+===-?=-?-+?⼆阶收敛于*x .例7.15 设2()()()()()x x p x f x q x f x ?=--,试确定函数()p x 和()q x ,使求解()0f x =且以()x ?为迭代函数的迭代法⾄少三阶收敛.答案:1()()p x f x =',31()()2[()]f x q x f x ''=' 例7.19 设()f x 在[,]a b 上有⾼阶导数,*(,)x a b ∈是()0f x =的(2)m m ≥重根,且⽜顿法收敛,证明⽜顿迭代序列{}k x 有下列极限关系:111lim2k kk k k k x x m x x x -→∞-+-=-+.第⼋章矩阵特征值8.1 ⽤乘幂法求矩阵A 的按模最⼤的特征值与对应的特征向量,已知5500 5.51031A -?? ?=- ? ?-??,要求(1)()611||10k k λλ+--<,这⾥()1k λ表⽰1λ的第k 次近似值.答案:15λ≈,对应的特征向量为[5,0,0]T-;25λ≈-,对应的特征向量为[5,10,5]T --. 8.2 ⽤反幂法求矩阵110242012A -??=-- -的按模最⼩的特征值.知A 的按模较⼤的特征值的近似值为15λ=,⽤5p =的原点平移法计算1λ及其对应的特征向量.答案:(1) A 的按模最⼩的特征值为30.2384428λ≈(2) 1 5.1248854λ≈,对应的特征向量为(8)[0.242 4310, 1 ,0.320 011 7]T U =--.8.3 设⽅阵A 的特征值都是实数,且满⾜121, ||||n n λλλλλ>≥≥> ,为求1λ⽽作原点平移,试证:当平移量21()2n p λλ=+时,幂法收敛最快. 8.4 ⽤⼆分法求三对⾓对称⽅阵1221221221A ?? ? ?= ? ? ???的最⼩特征值,使它⾄少具有2位有效数字.答案:取5 2.234375λ≈-即有2位有效数字.8.5 ⽤平⾯旋转变换和反射变换将向量[2 3 0 5]T x =变为与1[1 0 0 0]Te =平⾏的向量.答案:203/2/00001010/0T ??- ?=--?0.324 442 8400.486 664 26200.811 107 1040.486 664 2620.812 176 04800.298 039 92200100.811 107 1040.298 039 92200.530 266 798H --??--= ? ?--8.6 若532644445A -??=- -,试把A 化为相似的上Hessenberg 阵,然后⽤QR ⽅法求A 的全部特征值.第九章微分⽅程初值问题的数值解法9.1 ⽤反复迭代(反复校正)的欧拉预估-校正法求解初值问题0, 0<0.2(0)1y y x y '+=≤??=?,要求取步长0.1h =,每步迭代误差不超过510-.答案: [4]11(0.1)0.904 762y y y ≈==,[4]22(0.2)0.818 594y y y ≈==9.2 ⽤⼆阶中点格式和⼆阶休恩格式求初值问题2, 0<0.4(0)1dy x y x dx y ?=+≤=?的数值解(取步长0.2h =,运算过程中保留五位⼩数).答案:⽤⼆阶中点格式,取初值01y =计算得0n =时,1211.000 00, 1.200 00, (0.2)=1.240 00K K y y ==≈ 1n =时,1221.737 60, 2.298 72, (0.4)=1.699 74K K y y ==≈⽤⼆阶休恩格式,取初值01y =计算得0n =时,1211.000 00, 1.266 67, (0.2)=1.240 00K K y y ==≈ 1n =时,1221.737 60, 2.499 18, (0.4)=1.701 76K K y y ==≈9.3 ⽤如下四步四阶阿达姆斯显格式1123(5559379)/24n n n n n n y y h f f f f +---=+-+-求初值问题, (0)1y x y y '=+=在[0,0.5]上的数值解.取步长0.1h =,⼩数点后保留8位.答案:4(0.4)0.583 640 216y y ≈=,5(0.5) 1.797 421 984y y ≈=. 9.4 为使⼆阶中点公式1(,(,))22n n n n n n h hy y hf x y f x y +=+++,求解初值问题 , (0)y y y aλλ'=-??=?为实常数绝对稳定,试求步长h 的⼤⼩应受到的限制条件.答案:2h λ≤.9.5 ⽤如下反复迭代的欧拉预估-校正格式(0)1(1)()111(,)[(,)(,)]2 0,1,2,; 0,1,2,nn n n k k n n n n n n y y hf x y h y y f x y f x y k n +++++?=+??=++??==,求解初值问题sin(), 01(0)1x y e xy x y '?=<≤?=?时,如何选择步长h ,使上述格式关于k 的迭代收敛.答案:2h e<时上述格式关于k 的迭代是收敛的.9.6 求系数,,,a b c d ,使求解初值问题0(,), ()y f x y y x a '==的如下隐式⼆步法221()n n n n n y ay h bf cf df +++=+++的误差阶尽可能⾼,并指出其阶数.答案:系数为142,,33a b d c ====,此时⽅法的局部截断误差阶最⾼,为五阶5()O h .9.7 试⽤欧拉预估-校正法求解初值问题, (0)=1, 0<0.2()/, (0)2dyxy z y dxx dz x y z z dx=-≤=+=,取步长0.1h =,⼩数点后⾄少保留六位.答案:由初值00(0)1, (0)2y y z z ====可计算得110.800 000z 2.050 000y =??=? , 11(0.1)0.801 500(0.1) 2.046 951y y z z ≈=??≈=? 220.604 820z 2.090 992y =??=? , 22 (0.2)0.604 659(0.2) 2.088 216y y z z ≈=??≈=?。
计算方法_课后习题答案
(4.5)(0.01172)
0.00879
(2)采用 Newton 插值多项式 y x N2(x) 根据题意作差商表:
i
xi
0
4
1
6.25
f (xi ) 2 2.5
一阶差商 2 9
2
9
3
2 11
二阶差商 4 495
N2 (7) 2 29 (7 4) ( 4 495) (7 4) (7 6.25) 2.6484848
1
e2
则根据二次Lagrange插值公式得:
L2 (x)
(x ( x0
x1)(x x2 ) x1)(x0 x2 )
y0
(x ( x1
x0 )(x x2 ) x0 )(x1 x2 )
y1
(x ( x2
x0 )(x x1) x0 )(x2 x1)
y2
2(x 1)(x 0.5) 2x(x 0.5)e1 4x(x 1)e0.5
8. 求作 f x xn1 关于节点 xi i 0,1, , n 的 Lagrange 插值多项式,并利用
插值余项定理证明
n
n
xin1li 0 1n xi
i0
i0
式中 li x 为关于节点 xi i 0,1, , n 的 Lagrange 插值基函数。
2 02 12 4 23 4 04 14 2 3
1 x2 3x 2 x 4 3x x2 6x 8 23 x x2 5x 4 1 x x2 3x 2
8
4
8
计算方法习题集及答案第四版
解:
y次迭代公式
k
0
1
2
3
3.5
3.64
3.63
3.63
6. 试证用牛顿法求方程在[1,3]内的根是线性收敛的。 解:
令
y次迭代公式 故
从而 ,时, 故, 故牛顿迭代公式是线性收敛的 7. 应用牛顿法于方程, 导出求立方根的迭代公式,并讨论其收敛
性。
解:
相应的牛顿迭代公式为 迭代函数,, 则,
习题1.1
1. 什么叫数值方法?数值方法的基本思想及其优劣的评价标准如 何?
数值方法是利用计算机求解数学问题近似解的方法 2. 试证明 及
证明: (1)令
即 又 即 ⑵ 设,不妨设, 令 即对任意非零,有 下面证明存在向量,使得, 设,取向量。其中。 显然且任意分量为, 故有即证。 3. 古代数学家祖冲之曾以作为圆周率的近似值,问此近似值具有
解: (1)迭代公式,公式收敛
k
0
1
2
3
0
(2),, 局部收敛 k0 1 2 3
0.25
0.25098 0.25098
456789
1.5 1.322 1.421 1.367 1.397 1.380 1.390 1.384 1.387 1.386
2. 方程在附近有根,把方程写成三种不同的等价形式:
(1),对应迭代公式;
9
10
11
12
13
14
15
16
1.4650 1.46593 1.4653 1.46572 1.46548 1.46563 1.465534 1.465595
迭代公式(2):
k
0
1
2
3
计算方法课后习题集规范标准答案
习 题 一3.已知函数y =4, 6.25,9x x x ===处的函数值,试通过一个二次插值函解:0120124, 6.25,9;2, 2.5,3y x x x y y y =======由题意 (1) 采用Lagrange插值多项式220()()j j j y L x l x y ==≈=∑27020112012010*********()|()()()()()()()()()()()()(7 6.25)(79)(74)(79)(74)(7 6.25)2 2.532.255 2.25 2.75 2.7552.6484848x y L x x x x x x x x x x x x x y y y x x x x x x x x x x x x ==≈------=++------------=⨯+⨯+⨯⨯-⨯⨯= 其误差为(3)25(3)25(3)2[4,9]2()(7)(74)(7 6.25)(79)3!3()83max |()|40.0117281|(7)|(4.5)(0.01172)0.008796f R f x x f x R ξ--=---==<∴<=又则(2)采用Newton插值多项式2()y N x =≈ 根据题意作差商表:224(7)2(74)()(74)(7 6.25) 2.64848489495N =+⨯-+-⨯-⨯-≈4. 设()()0,1,...,k f x x k n ==,试列出()f x 关于互异节点()0,1,...,i x i n =的Lagrange 插值多项式。
注意到:若1n +个节点()0,1,...,i x i n =互异,则对任意次数n ≤的多项式()f x ,它关于节点()0,1,...,i x i n =满足条件(),0,1,...,i i P x y i n ==的插值多项式()P x 就是它本身。
可见,当k n ≤时幂函数()(0,1,...,)kf x x k n ==关于1n +个节点()0,1,...,i x i n =的插值多项式就是它本身,故依Lagrange 公式有()00(),0,1,...,nn n k kk i j j j j j i j ii jx x x l x x x k n x x ===≠-=≡=-∑∑∏特别地,当0k =时,有()0001nn n ij j j i j ii jx x l x x x ===≠-=≡-∑∑∏而当1k =时有()000nnn ij j j j j i j ii jx x x l x x x x x ===≠⎛⎫- ⎪=≡ ⎪- ⎪⎝⎭∑∑∏ 5.依据下列函数表分别建立次数不超过3的Lagrange 插值多项式和Newton 插值多项式,并验证插值多项式的唯一性。
计算方法引论课后答案
计算方法引论课后答案第一章误差1.什么是模型误差,什么是方法误差?例如,将地球近似看为一个标准球体,利用公式 $A=4\pi r$ 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 $\pi$,我们利用无穷乘积公式计算 $\pi$ 的值:pi=2\cdot\frac{2}{1}\cdot\frac{2}{3}\cdot\frac{4}{3}\cdot\f rac{4}{5}\cdot\frac{6}{5}\cdot\frac{6}{7}\cdot\frac{8}{7}\cdot\ frac{8}{9}\cdot\cdots我们取前9项的乘积作为 $\pi$ 的近似值,得$\pi\approx3.xxxxxxxx5$。
这个去掉 $\pi$ 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,也称为截断误差。
2.按照四舍五入的原则,将下列各数舍成五位有效数字:816.956,76.000,.322,501.235,.182,130.015,236.23.解:816.96,76.000,.501.24,.130.02,236.23.3.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?81.897,0.008,136.320,050.180.解:五位,三位,六位,四位。
4.若 $1/4$ 用 0.25 表示,问有多少位有效数字?解:两位。
5.若 $a=1.1062$,$b=0.947$,是经过舍入后得到的近似值,问:$a+b$,$a\times b$ 各有几位有效数字?已知 $da<\frac{1}{2}\cdot10^{-4}$,$db<\frac{1}{2}\cdot10^{-3}$,又 $a+b=0.\times10$。
begin{aligned}d(a+b)&=da+db\leq da+db=\frac{1}{2}\cdot10^{-4}+\frac{1}{2}\cdot10^{-3}=0.55\times10^{-3}<\frac{1}{2}\cdot10^{-2}end{aligned}所以 $a+b$ 有三位有效数字;因为 $a\timesb=0.xxxxxxxx\times10$。
计算方法第二版课后练习题含答案
计算方法第二版课后练习题含答案前言本文将为大家提供计算方法第二版课后练习题的答案,旨在帮助读者更好地学习和掌握计算方法的知识。
本文全部内容均为作者整理,尽可能保证每一题的答案正确性。
读者可以借助本文的答案,检验自己的练习成果,加强对计算方法知识的理解和掌握程度。
同时,读者也应该注意切勿直接复制答案,本文的答案仅供参考,希望读者能够通过自己的思考和探索,获得更深层次的学习感悟。
第一章引论1.1 计算方法的基本概念和思想练习题 1写出计算方法的三要素,并分别简要解释。
答案计算方法的三要素为:模型、算法、误差分析。
•模型:计算方法所涉及的实际问题所对应的数学模型,是解决问题的基础;•算法:根据模型,构造相应的计算程序,即算法;•误差分析:计算结果与实际应用中所需的精度之间的差异,称为误差。
误差分析是对计算结果质量的保障。
1.2 算法的误差练习题 2写出二分法算法,并解释其误差。
答案算法:function binarySearch(a, target) {let low = 0;let high = a.length - 1;while (low <= high) {let midIndex = Math.floor((low + high) / 2);let midValue = a[midIndex];if (midValue === target) {return midIndex;} else if (midValue < target) {low = midIndex + 1;} else {high = midIndex - 1;}}return -1;}误差:二分法算法的误差上界为O(2−k),其中k为迭代次数。
在二分法被成功应用时,k取决于与目标值x的距离,即 $k=\\log _{2}(\\frac{b-a}{\\epsilon})$,其中[a,b]是区间,$\\epsilon$ 是目标值的精度。
计算方法_习题第一、二章答案
第一章 误差1 问3.142,3.141,722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=722.由π- x 1=3.141 59…-3.142=-0.000 40…知3411110||1022x 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2231021||1021--⨯≤-<⨯x π因而x 2具有3位有效数字。
由π-722=3.141 59 …-3.142 85…=-0.001 26…知231021|722|1021--⨯≤-<⨯π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。
%5101101|*||)(|1211*=⨯≤⨯≤-=+-+-n rx x x ε3 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?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。
1112*10110113%3.0)(--⨯≤⨯=<=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的关系。
解 设取n 位有效数字,由sin1.2=0.93…,故a 1=9。
411*10%01.01021|*||*||)(-+-=≤⨯≤-=n r a x x x x ε解不等式411101021-+-≤⨯n a 知取n=4即可满足要求。
5 计算76017591-,视已知数为精确值,用4位浮点数计算。
计算方法习题集及答案
得:
当方法为零稳定时 ,从而 ,故方法是二阶收敛的。
6.给出题(6.5)题中 时的公式的绝对稳定域.
解:
6.5中当 时,即为方法
其相应的差分方程的多项式为
令 ,
即方法的绝对稳定域为
7.指出Heun方法
0
0
0
0
1/3
1/3
0
0
2/3
0
2/3
0
1/4
0
3/4
的相容阶,并给出由该方法以步长h计算初值问题(6.45)的步骤.
即
取 。即
满足上述条件的多步方法即为一类三步四阶显示方法,令 可得
方法即为
3.形如
的k阶方法称为Gear方法,试确定一个三步Gear方法,并给出其截断误差主项。
解:线性k步公式为
由Gear法的定义知,三步Gear法满足
方法为 阶,故有
得:
取 得
得三步Gear方法:
其中
4.试用显式Euler法及改进的Euler法
证明:
且
即 为 的二阶零点
设
令
易知
又
由微分中值定理(Rolle定理) ,使得
进而 有三个零点, 有两个零点, 有一个零点,
即 使得
得
8.设 是Lagrange基函数,则 。
9.求一个次数不超过4次的多项式 ,使它满足
,并写出其余项表达式。
10.求一个四次插值多项式 ,使 时, ;而 时, ,并写出插值余项的表达式。
练习
班级
学号
姓名
1.试构造迭代收敛的公式求解下列方程:
(1) ; (2) 。
解:
(1)迭代公式 , 公式收敛
k
计算方法教程(第2版)习题答案
《计算方法教程(第二版)》习题答案第一章 习题答案1、浮点数系),,,(U L t F β共有 1)1()1(21++---L U t ββ 个数。
3、a .4097b .62211101110.0,211101000.0⨯⨯c .6211111101.0⨯4、设实数R x ∈,则按β进制可表达为:,1,,,3,2,011)11221(+=<≤<≤⨯++++++±=t t j jd d lt t d t t d dd x βββββββ按四舍五入的原则,当它进入浮点数系),,,(U L t F β时,若β211<+t d ,则 l tt d dd x fl ββββ⨯++±=)221()(若 β211≥+t d ,则 l tt d d d x fl ββββ⨯+++±=)1221()(对第一种情况:t l lt l t t d x fl x -++=⨯≤⨯+=-βββββ21)21(1)()(11对第二种情况:t l ltl t t d x fl x -++=⨯≤⨯--=-ββββββ21)21(1)(11 就是说总有: tl x fl x -≤-β21)( 另一方面,浮点数要求 β<≤11d , 故有l x ββ1≥,将此两者相除,便得t x x fl x -≤-121)(β 5、a . 5960.1 b . 5962.1 后一种准确6、最后一个计算式:00025509.0原因:避免相近数相减,避免大数相乘,减少运算次数7、a .]!3)2(!2)2(2[2132 +++=x x x yb .)21)(1(22x x x y ++=c .)11(222-++=x x x yd . +-+-=!2)2(!6)2(!4)2(!2)2(2642x x x x ye .222qp p q y ++=8、01786.098.5521==x x9、 m )10(m f - 1 233406.0- 3 20757.0- 5 8.07 710计算宜采用:])!42151()!32141()!22131[()(2432+⨯-+⨯-+⨯--=x x x f第二章 习题答案1、a .T x )2,1,3(= b .T x )1,2,1,2(--= c .无法解2、a .与 b .同上, c .T T x )2188.1,3125.0,2188.1,5312.0()39,10,39,17(321---≈---=7、a .⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---14112111473123247212122123211231321213122 b . ⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛--⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛----333211212110211221213231532223522121⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=111211212130213221219、T x )3415.46,3659.85,1220.95,1220.95,3659.85,3415.46(1= T x )8293.26,3171.7,4390.2,4390.2,3171.7,8293.26(2= 10、T LDL 分解:)015.0,579.3,9.1,10(diag D =⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛=16030.07895.05.018947.07.019.01L Cholesky 分解⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛=1225.01408.10833.15811.18918.12333.12136.23784.18460.21623.3G 解:)1,1,2,2(--=x 12、16,12,1612111===∞A A A611,4083.1,61122212===∞A A A2)(940)()(12111===∞A Cond A Cond A Cond524)(748)()(22221===∞A C o n d A C o n d A C o n d⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=--180.0000180.0000- 30.0000 180.0000- 192.0000 36.0000- 30.0000 36.0000- 9.0000,0.0139 0.1111- 0.0694- 0.1111- 0.0556 0.1111- 0.0694- 0.1111- 0.0139 1211A A1151.372,1666.0212211==--A A15、 1A :对应 Seidel Gauss - 迭代收敛,Jacobi 迭代不收敛; 2A :对应 Seidel Gauss - 迭代收敛,Jacobi 迭代不收敛; 3A :对应 Seidel Gauss - 迭代收敛,Jacobi 迭代收敛;第三章 习题答案1、Lagrange 插值多项式:)80.466.5)(20.366.5)(70.266.5)(00.166.5()80.4)(20.3)(70.2)(00.1(7.51)66.580.4)(20.380.4)(70.280.4)(00.180.4()66.5)(20.3)(70.2)(00.1(3.38)66.520.3)(80.420.3)(70.220.3)(00.120.3()66.5)(80.4)(70.2)(00.1(0.22)66.570.2)(80.470.2)(20.370.2)(00.170.2()66.5)(80.4)(20.3)(00.1(8.17)66.500.1)(80.400.1)(20.300.1)(70.200.1()66.5)(80.4)(20.3)(70.2(2.14)(4--------⨯+--------⨯+--------⨯+--------⨯+--------⨯=x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x L Newton 插值多项式:)80.4)(20.3)(70.2)(00.1(21444779.0)20.3)(70.2)(00.1(527480131.0)70.2)(00.1(855614973.2)00.1(117647059.22.14)(4----+------+-+=x x x x x x x x x x x N2、设)(x y y =,其反函数是以y 为自变量的函数)(y x x =,对)(y x 作插值多项式:)1744.0)(1081.0)(4016.0)(7001.0(01253.0)1081.0)(4016.0)(7001.0(01531.0)4016.0)(7001.0(009640.0)7001.0(3350.01000.0)(----+---+--+--=y y y y y y y y y y y N 3376.0)0(=N 是0)(=x y 在]4.0,3.0[中的近似根。
计算方法教程习题答案
《计算方法教程(第二版)》习题答案第一章习题答案1、浮点数系F(0丄L、U)共有2(0-l)0i(U-厶+1) + 1个数。
3、a.4097b.0.11101000 x 22 , 0.11101110 x 25 6c.0.11111101x264、设实数xeR,则按0进制可表达为:1"1 V00 <> d j < p , J = 2,3,…+ 1,…按四舍五入得原则,当它进入浮点数系F(PJ,LM)时,若心V丄0,则2/心)"(第+2+…2“P pZ P1cK (1 +1/(□"(卡+样+…丄厂)〃P P L P l对第一种情况妝一."(x)| = (滸 + …)X0**G)X0‘ =^0 一对第二种情况:卜_/心卜爭巴一…"V *(£)x0詁旷就就是说总有:心)&丄0一2另一方面,浮点数要求1M/V0,故有|A-|^1/7\将此两者相除,便得r5 a. 1.5960 b. 1.5962后一种准确6最后一个计算式:0.00025509原因:避免相近数相减,避免大数相乘,减少运算次数2\I~X (Jx ,+1 + J 牙2 _])(2x)2 (2x)4 (2x)6(2x)2"^! 41- ~6!2!_3 -0.20757 5 0.8 7107计算宜采用:去)+G -親)x+G - 土用+…]第二章习题答案1. a.x = (3,1, 2)7b.x = (2, — 1, 2, — 1 )zc.无法解2、 a.与b.同上,c.x = —(-17, 39, -10,-39)7 « (-0.5312,1.218&一0.3125,-1.2188)7(2 -2 -1、/ 、 1、2 -2 -15p -17、a.3-12 =% 12%=3 21J 23,、% %1J 3%丿1 1J<12 1 -2〕1-2 1 -2、 25 3 -22 11 12 -2 -23 5 -2 2 13 -3、132 3 >、1 2 0 1;3 ,(1 、 (\2 1 -2]2 1 1 1 2 -2 2 31 -1\ 1 2 0 3; 1 19、=(46.3415 , 85.3659 , 95.1220 , 95.1220 , 85.3659 , 46.3415)b. y =2x 2(l + x)(l +8、 X| =55.98 9、m 1x 2 = 0.01786 /(10-H,) -0.233406x 2 =(26.8293, 7.3171, 2.4390,2.4390, 7.3171,26.8293/ 10、厶£)厶了分解:D = diag( 10,1.9, 3.579,0.015)12、阀“16, ||州厂 12, ||州8 = 16h||2 =1.4083, ||A|L=1%Cond x (A|) = Cond n (A 】)=4% Cond 2 (^) = 2 Cond { (A 2) = Cond^(A 2) = 748Cond 2(A 2) = 524第三章习题答案1、Lagrange 插值多项式:'0.0139 -0.1111 ・0.0694、( 9.0000 -36.0000 30.0000、v-0.1111 0.0556 -0.1111,^2 = -36.0000 192.0000 -180.0000,・ 0.0694 ・ 0.1111 0.0139>(30.0000 -180.0000 180.0000,A ;'= 372.1151 -眉— 0.1666…,0.91L =0.7 0.89471.0.5 0.7895 0.6030 Cholesky 分解、H1623 2.8460G =2.2136 1.2333 1.8918J.5811 1.0833 1.1408 0.1225丿15. A 】 :对应 Gauss — Seidel 迭代收敛,Jacobi 迭代不收敛;:对应 Gauss — Seidel 迭代收Jacobi 迭代不收敛;:对应 Gauss — Seidel 迭代收Jacobi 迭代收敛;1丿 解:2(2, — 2,1, —1)(x - 2.70)(x- 3・20)(x - 4.80)(x 一 5.66)(1.00 - 2.70)(l .00 - 3.20)(1.00 - 4.80)(l .00 - 5.66)(x 一 1.00)(% 一 3.20)(x 一 4.80)(x 一 5.66)(2.70 -1.00)(2.70 - 3.20)(2.70 - 4.80)(2.70 - 5.66)(x -1.00)(x- 2.70)(x 一 4.80)(x- 5.66) (3.20 -1.00)(3.20 - 2.70)(3.20 - 4.80)(3.20 - 5.66)… (x-l ・00)(x-2・70)(x-3・20)(x-5・66) + 3 & 3 x -------------------------------------------(4.80 一 1.00)(4.80 一 2.70)(4.80 一 3.20)(4.80 一 5.66) (x-1.00)(x 一 2.70)(x 一 3.20)(x- 4.80)+ 51.7 x ---------------------- ---------------------(5.66 一 1.00)(5.66 一 2.70)(5.66 一 3.20)(5.66 - 4.80)Newton 插值多项式:^4(x) = 14.2 + 2.117647059(% -1.00)+ 2.855614973(x- 1.00)(x 一 2.70)一 0.527480131(x-1.00)(x 一 2.70)(x- 3.20)+ 0.21444779(“ 一 1.00)(x- 2.70)(x - 3.20)(x 一 4.80)差商表:2、设y = y(x),其反函数就是以y 为自变量得函数x = x(y)^x(j)作插值多项式: N(y)= 0.1000-0・3350(y — 0.7001)+ 0.009640( y-0.700 l)(y - 0.4016)+ 0.0153 l(y - 0.700 l)(y - 0.4016)(y - 0.1081) + 0.01253(0.7001)( V - 0.4016)(y -0.108 l)(y - 0.1744)N(0) = 0.3376 就是 y(x) = 0在[0.3, 0.4 ]中得近似根。
计算方法_习题第一、二章答案
第一章 误差1 问3.142,3.141,722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=722.由π- x 1=3.141 59…-3.142=-0.000 40…知3411110||1022x 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2231021||1021--⨯≤-<⨯x π因而x 2具有3位有效数字。
由π-722=3.141 59 …-3.142 85…=-0.001 26…知231021|722|1021--⨯≤-<⨯π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。
%5101211021|*||*||)(|1211*=⨯⨯≤⨯≤-=+-+-n ra x x x x ε3 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?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。
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的关系。
解 设取n 位有效数字,由sin1.2=0.93…,故a 1=9。
411*10%01.01021|*||*||)(-+-=≤⨯≤-=n r a x x x x ε解不等式411101021-+-≤⨯n a 知取n=4即可满足要求。
最优化计算方法课后习题集答案解析
解:取 , 时,DFP法的第一步与最速下降法相同
, ,
,
以下作第二次迭代
,
其中,
,
所以
令 , 利用 ,求得
所以 ,
以下作第三次迭代
,
,
所以
令 , 利用 ,求得
所以 , 因为 ,于是停止
即为最优解。
习题四
包括题目: P95页 3;4;8;9(1);12选做;13选做
3题解如下
3.考虑问题 ,其中
X1,x2,x3≥0 (3)
求出点(1,1,0)处的一个下降可行方向.
解:首先检查在点(1,1,0)处哪些约束为有效约束。检查易知(1),X3≥0为有效约束。设所求可行方向d=(d1,d2,d3)T。根据可行方向d的定义,应存在a>0,使对∀t∈(0,a)能有
X+td=(1+td1,1+td2,0+td3)T
(1)
s.t.
(2)
s.t.
(1)解:非线性规划的K-T条件如下:
(1)
(2)
(3)
再加上约束条件 (4)
为求出满足(1)~(4)式的解,分情况考虑:
①若(4)式等号不成立,即 ,那么由(2)式得 ,将 代入(1)式解得 , ,所得值不满足 的条件,故舍去。
②若(4)式等号成立,由(1)式可以解得 , ,代入(4)式有:
JBi
1
2
3
4
5
6
7
8
9
di0
1
1
0
-5/6
-1/6
1
10/6
4
0
0
38/6
2
0
1
-9/6
计算方法第2章习题 - 参考答案
2.1 证明方程043=-+x x 在区间[1,2]内有且仅有一个根。
如果用二分法求它具有五位有效数字的根,试问需对分多少次?(不必求根) 14,10log 4,10210211021212||2451*11=≥>⨯=⨯=<=---++K k a b k n m k k ε 2.2 用二分法求方程0134=+-x x 在[0.3, 0.4]内的一个根, 精度要求21021-⨯=ε。
k a b x f(x)0 0.300 0.350 0.325 0.0361 0.325 0.350 0.337 0.0002 0.337 0.350 0.344 -0.0173 0.337 0.344 0.341 -0.0084 0.337 0.341 0.339 -0.004x=0.3392.3 找出下列方程的有根区间,选择适当的初始点用二分法求方程的根,精度要求210-=ε2.3-1 x=0.645 2.3-2x=1.78 2.3-3x=1.13 2.3-4 x=0.9182.4 考虑方程032=-x e x ,将其改写为3xe x ±=,取00=x ,用两种迭代公式迭代,分别收敛到1.0和-0.5附近的两个根(取精度要求310-=ε) (1) 910840.0,0.13*0===x x e x x, k x g(x)0 0.951890 0.9292651 0.929265 0.9188122 0.918812 0.9140223 0.914022 0.9118364 0.911836 0.9108405 0.910840 0.910386(2) 459075.0,5.03-*0-=-==x x e x x, k x g(x)0 -0.449641 -0.4611061 -0.461106 -0.4584712 -0.458471 -0.4590753 -0.459075 -0.4589362.5 为求方程0123=--x x 在5.1=x 附近的一个根,建立下列形式的迭代公式:(1) 2121111kk x x x x +=⇒+=+,; )7.1,3.1(,7.1)(3.1∈≤≤x x g)7.1,3.1(,191.0/2)(3∈<≤='x x x g ,收敛,1.489(2) 3212311k k x x x x +=⇒+=+,;)2,1(,2)(1∈≤≤x x g)2,1(,1)1(61)(3/22∈<+='x x x x g ,收敛,1.465 (3) 111112-=⇒-=+k k x x x x , )6.1,4.1(,107.1)1(21)(2/3∈>≥-='x x x g ,发散 2.6 考虑用迭代法求解下列方程: (1) )2(312x e x x +-=- 0.608 (2) x x -=50.467 (3) 27475.1--+=x x x 6 2.7 用迭代法的思想,给出求22222+++++ 的迭代公式,并证明:222222lim =+++++∞→nn 。
计算方法习题及答案
第一章 绪论一.填空题1.*x 为精确值x 的近似值;()**x f y=为一元函数()x f y =1的近似值;()**,*y x f y =为二元函数()y x f y ,2=的近似值,请写出下面的公式:**e x x =-:***rx x e x -=()()()*'1**y f x x εε≈⋅ ()()()()'***1**r r x f x y x f x εε≈⋅ ()()()()()**,**,*2**f x y f x y y x y x yεεε∂∂≈⋅+⋅∂∂()()()()()****,***,**222r f x y e x f x y e y y x y y y ε∂∂≈⋅+⋅∂∂2、 计算方法实际计算时,对数据只能取有限位表示,这时所产生的误差叫 舍入误差 。
3、 分别用2.718281,2.718282作数e的近似值,则其有效数字分别有 6 位和 7 位;又取1.73≈(三位有效数字),则-211.73 10 2≤⨯。
4、设121.216, 3.654x x ==均具有3位有效数字,则12x x 的相对误差限为 0.0055 。
5、设121.216, 3.654x x ==均具有3位有效数字,则12x x +的误差限为 0.01 。
6、已知近似值 2.4560A x =是由真值T x 经四舍五入得到,则相对误差限为 0.000021 .7、递推公式,⎧⎪⎨⎪⎩0n n-1y =y =10y -1,n =1,2,如果取0 1.41y ≈作计算,则计算到10y 时,误差为8110 2⨯;这个计算公式数值稳定不稳定 不稳定 .8、精确值 14159265.3*=π,则近似值141.3*1=π和1415.3*2=π分别有 3 位和 4 位有效数字。
9、 若*2.71828x e x =≈=,则x 有 6 位有效数字,其绝对误差限为1/2*10-5。
10、 设x*的相对误差为2%,求(x*)n 的相对误差0.02n 二、计算题1. 有一个长方形水池,由测量知长为(50±0.01)米,宽为(25±0.01)米,深为(20±0.01)米,试按所给数据求出该水池的容积,并分析所得近似值的绝对误差和相对误差公式,并求出绝对误差限和相对误差限. 解:设长方形水池的长为L ,宽为W,深为H ,则该水池的面积为V=LWH当L=50,W=25,H=20时,有 V=50*25*20=25000(米3) 此时,该近似值的绝对误差可估计为()()()()()()()=V V VV L W H L W HWH L HL W LW H ∂∂∂∆≈∆+∆+∆∂∂∂∆+∆+∆ 相对误差可估计为:()()r V V V∆∆=而已知该水池的长、宽和高的数据的绝对误差满足()()()0.01,0.01,0.01L W H ∆≤∆≤∆≤故求得该水池容积的绝对误差限和相对误差限分别为()()()()()()325*20*0.0150*20*0.0150*25*0.0127.5027.501.1*1025000r V WH L HL W LW H V V V -∆≤∆+∆+∆≤++=∆∆=≤=2.已知测量某长方形场地的长a=110米,宽b=80米.若()()**0.1 0.1a a b b -≤-≤米,米试求其面积的绝对误差限和相对误差限. 解:设长方形的面积为s=ab当a=110,b=80时,有 s==110*80=8800(米2) 此时,该近似值的绝对误差可估计为()()()()()=b s ss a b a ba ab ∂∂∆≈∆+∆∂∂∆+∆ 相对误差可估计为:()()r s s s∆∆=而已知长方形长、宽的数据的绝对误差满足()()0.1,0.1a b ∆≤∆≤故求得该长方形的绝对误差限和相对误差限分别为()()()()() 80*0.1110*0.119.019.00.0021598800r s b a a b s s s ∆≤∆+∆≤+=∆∆=≤= 绝对误差限为19.0;相对误差限为0.002159。
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D. a = a -l ×a (k) ij
(k-1)
ij
ik
(k-1) kj
(i=1,……,n; j=k+1,……,n)
3 Gauss 消去法第 k 次消元,是用(
)
D
A. 第 k 列元素去消后面的 n-k 列元素
B. 第 k 列元素去消后面的 n-k 行元素
C. 第 k 行元素去消后面的 n-k 列元素
6 数值分析的基本特点为( )
A.强调算法的计算机上的可行性
B. 强调非构造性
C. 强调离散性
D. 强调无限性
7 误差的来源与分类主要可分为( )
A.系统误差 B. 观测误差
C. 截断误差
D. 舍入误差
8 近似数的四则运算法则有( )
A.ε(x+y)= ε(x)+ε(y)
B. ε(x×y)= ε(x) +ε(y)
计算方法测试
第 1 章 .预篇
测试 1-1
No
题目
1 近似数左边第一非零数字左边的零(
)
A. 影响相对误差,但不影响绝对误差; B. 影响相对误差,也影响绝对误差;
C. 不影响相对误差,但影响绝对误差; D. 不影响相对误差,也不影响绝对误差。
2 近似数右边第一非零数字右边的零(
)
A. 影响相对误差,但不影响绝对误差; B. 影响相对误差,也影响绝对误差;
B
B
B D AC
BCD AD
1.42 0.03 F T F T T
答案
测试 1-2
No 1 完备的内积空间叫做(
)h
B. Hilbert C. Cauchy-Schwarz
D. Euler -Schwarz
2 完备的线性赋范空间叫做( )空间。
A
A. Banach
5 Gauss 消去法失败,则(
)
B
A. 系数矩阵 A 能进行三角分解
B. 系数矩阵 A 不能进行三角分解
C. 如果系数矩阵 A 非奇异,能进行三角分解 D. 如果系数矩阵 A 奇异,能进行三角分解
6 三角分解法算法优点(
)
AB
A. 比 Gauss 消去法误差小
B. 适用于系数矩阵 A 是大型稀疏矩阵
C. 如果一个矩阵能进行 LU 分解,则 LU 分解是唯一的。
D. A 对称正定,则 A 可作 LU 分解,且这种分解是唯一的。
计算填空 线性方程组
1128xx1133xx2
3x3 2 x3
15 15
x1 x2 3 x3 6
12 A 18
1
3 3 1
3 1 3
U
12
0
0
3 1.5
D. 如果 Gauss 列主元法有解,则 A 可以进行 LU 分解
8 与 Gauss 消去法比较,列主元素法的优点:(
)
CD
A. 速度快
B.如果方程有解,则算法一定有解。
C. 算法稳定性好 D.如果系数矩阵 A 非奇异,则算法一定有解。
9 Doolittle 分解有许多优点
ACD
A. 计算没有浪费,所以又称它为“紧凑消元法”; B. 乘法计算量大大小于 Gauss 消去法;
的表达式 ( )
A. B=D-1(L+U)
B. B=D-1(L-U)
C. B=(L-U)D-1
D. B=(L+U)D-1
2 对于线性方程组 AX=b,如果写成一般迭代公式 X(k+1)=BX(k)+f,那么 Jacobi 迭代公式中的 f A
的表达式 ( ):
A. f=D-1b
B. f=(D-L)-1b
A. (x x1)( x x2) y0 (x0 x1)( x0 x2)
D. 矩阵 B 的谱半径ρ(B)≤1,则迭代公式 x (k+1)=B x (k)+f (k=0,1,2,...) 收敛
10 方程组 Ax=b 中,如果 A 矩阵( )条件下,Jacobi 迭代法和 Gauss-Seidel 迭代法均收 AB
敛。
A.为严格对角占优阵;
B.为不可约弱对角占优阵;
C.为对称矩阵;
0
3 3.5 2.5
1
L 1.5
1
12
0
1 5
6
0 0 1
系数矩阵 A= ( ) ,其行列式 det(A)= ( ) 增广矩阵为( ),
进行 LU 分解,L= ( ), U=( ) 方程组解为 X=( )
第 3 章 线性方程组迭代解法
测试 3-1
1 对于线性方程组 AX=b,如果写成一般迭代公式 X(k+1)=BX(k)+f,那么 Jacobi 迭代公式中的 B A
-15,则C的谱半径C (
)
6
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
测试 2-1
1 使用 Gauss 消去法求解一个 n 元线性方程组 Ax=b 所需乘(除法)运算次数约为:( )
C
A. ln(n)/3
B. n/3
C. n3/3
D.
10n/3
2 Gauss 消去法第 k 次消元(
)
C
A. a = a -l ×a (k) ij
)。
CD
A. 与 A 无关
B. 与 B 无关
C. 与迭代初值无关 D. 与 f 无关.
9 下列说法正确的是( )
ACD
A. Jacobi 迭代是否收敛与迭代初值无关。
B. Jacobi 迭代收敛,则 Gauss-Seidel 迭代一定收敛。
C. 迭代公式 x (k+1)=B x (k)+f (k=0,1,2,...) 收敛,则矩阵 B 的谱半径ρ(B)≤1
C. 比 Gauss 消去法速度快
D. 当 Gauss 消去法失败时,仍然有解
7 对于 n 元线性方程组 Ax=b,LU 分解表示:(
)
BC
A. 系数矩阵 A 一定可以进行 LU 分解
B. 如果系数矩阵 A 可以进行 LU 分解,则分解是唯一的
C. 如果 Gauss 消去法有解,则 A 可以进行 LU 分解
D.都不稳定
4 已知 e=2.71828182….,其近似值 a=2.718,相对误差限为
A.0.0003
B. 0.0002
C. 0.0001
D. 0.00001
5 设 x *为准确数, x 为近似数,通常我们称 ( )为相对误差
A.x * - x
B. x - x * C. (x * - x )/x D. (x * - x )/ x *
P -1 AP=P T AP 为对角阵
7 X=(1,-2,3,-4),则 x 的 1-范数‖x‖1=(
); 2-范数为(
);∞-范数为(
);
ACD
ABC D
8
如果
A
2 3
3 5
,则
A
的
1-范数为(
); 2-范数为(
);∞-范数为(
);
9
如果
B
1 3
2 4
则 B 的 F-范数为(
);
10
已知C
1 -5
C. 重复使用内存单元,可节省内存
D. 若使用“双倍位累加器”计算,并作最后一次舍入,可提高解的的精度;
10 如果 A 矩阵( ),则 A 可作 LU 分解,且这种分解是唯一的。
AD
A.为严格对角占优阵;
B.为不可约弱对角占优阵;
C.为对称矩阵;
D.为正定矩阵。
11 下列说法正确的是( )
ACD
A. Gauss 消去法有解,则 Gauss 列主元素法有解。 B. Gauss 列主元法比 Gauss 消去法速度快。
B. Hilbert C. Cauchy-Schwarz
D. Euler -Schwarz
3 设(x,y)为实线性空间 V 上内积,x,y∈V,则有 (x,y)2≤(x,x)(y,y)
C
称为( )不等式。
A. Banach
B. Hilbert
C. Cauchy-Schwarz
D. Euler -Schwarz
(k-1)
ij
ik
(k-1) kj
(i=k+1,……,n; j=i,……,n)
B. a = a -l ×a (k) ij
(k-1)
ij
ik
(k-1) kj
(j=k+1,……,n; i=j,……,n)
C. a = a -l ×a (k) ij
(k-1)
ij
ik
(k-1) kj
(i=k+1,……,n; j=k+1,……,n)
C. f=bD-1 D.
f=b(D-L)-1
3 对于线性方程组 AX=b,迭代公式 X(k+1)=BX(k)+f,那么 Gauss-Seidel 迭代公式中(
)B
A. B=(D+L)-1U
B. B=(D-L)-1U
C. B=D-1U-L-1U
D. B= D-1U+L-1U
4
对于线性方程组 AX=b,迭代公式 X(k+1)=BX(k)+f,那么 Gauss-Seidel 迭代公式中(
A 1 11
1
3
,
b
25
2 1 10 1 11
0
3
1
8
15
5
6
7
8
C
D
CD
AB
0 0.1 0.2 0
1 BJ 101.2