计算方法及答案
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 ) *
计算方法习题二答案
计算方法习题二答案习题二1、利用二分法求方程f(x)=x3-2x-5=0,在2,3内根的近似值,并指出误差。
解:f(2)=-1<0 f(3)=19>0 f(2).f(3)<0f’(x)=3x2-2 在x∈2,3f’(x) >0所以在1,2上必仅有一根x=2 f(2)=-1 -x=3 f(3)=16 +x=2.5 f(2.5)=5.625 +x=2.25 f(2.25)=1.890625 +x=2.125 f(2.125) +x=2.0625 f(2.0625) -x=2.09375 f(2.09375) -x=2.109375 f(2.109375) +x=2.1015625 f(2.1015625) +所以x=2.109375+2010156252=2.097656252、证明方程1-x-sinx=0在0,1内有一个根,使用二分法求误差不大于12×10?4的根。
解:令f(x)=1-x-sinxf(0)=1f(1)=-sin1f(0).f(1)<0f’(x)=-1-cosx<0在0,1恒成立所以1-x-sinx=0在0,1内恒有一个根n≥ln1?0?ln?(12×10?4)ln2-1≈13.289所以n=14n a n b n x n+1f(x n+1)符号0 0 1 0.5 +1 0.5 1 0.75 +2 0.875 1 0.9375 +..143、能不能用迭代法求解下列方程,若不能时,将方程改写成能用迭代法的形式。
(1、)x=(cosx+sinx)/4 (2)x=4-2x解:(1、)f(x)=x=(cosx+sinx)/4f’(x)=?sinx+cosx4<1对x任何数恒成立所以可用迭代法设x0=0,则x1=0.25x2=0.2511x 3=0.2511所以x=0.251(2、)f(x)=4-2xf’(x)=x.2x ?1<0在x 为任意数不恒成立所以不能用迭代法令x=log 2(4?x)x 0=0x 1=2x 2=1x 3= |φ‘(x)|=|-14?x 1ln 2|对x ∈(1,2)<124、为求方程x 3-x 2-1=0在x 0=1.5附近的一个根,设将方程改写成下列等价形式,并建立相应的迭代公式。
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
计算方法试题及答案
计算方法试题及答案在计算方法的学习过程中,练习解答试题是非常重要的一部分。
下面,将提供一些计算方法试题及答案,以供学习和练习之用。
请按照正确的格式阅读和完成题目。
一、选择题1. 下列哪个选项是计算方法的基本思想?A. 运算过程B. 程序设计C. 算法和分析D. 数据采集答案:C. 算法和分析2. 当使用二分法求解函数 f(x) = x^2 - 4 = 0 的根时,若初始区间 [a,b] 为 [0, 5],则最终结果为:A. x = 2.0B. x = 2.2C. x = 2.4D. x = 2.5答案:C. x = 2.4二、填空题1. 约化消元法是一种求解方程组的方法,其基本思想是__________。
答案:逐行约化,得到简化方程组。
2. 在数值计算中,利用级数展开的方法求函数近似值的过程称之为__________。
答案:泰勒展开。
三、计算题1. 求解下列方程组的解:2x + y - z = 1x - y + 3z = 93x + 4y - 5z = -5答案:x = -2, y = 3, z = 42. 使用拉格朗日插值法,已知函数 f(x) 在点 x = 0, x = 1, x = 4 处的值分别为 1, 5, 7,求 f(2) 的近似值。
答案:f(2) 的近似值为 3.通过以上试题,希望能够帮助学习者巩固和加深对计算方法的理解,并提供一定的练习机会。
在学习过程中,建议理解每道题目的解题思路和方法,灵活运用所学知识,加强实际问题的应用。
希望大家能够通过不断的练习和学习提升计算方法的能力。
简便运算大全以及答案
简便运算大全以及答案人们在日常生活中经常需要进行各种运算,包括加减乘除、百分数、幂次方等等,而这些运算涉及到的数学知识难度各不相同。
为了让大家能够轻松地进行各种数学运算,本文将介绍一些简便的计算方法和答案。
1. 快速计算乘法对于两个整数的乘法,人们常常采用竖式计算方法,但是这种方法有时不够快捷,因此我们可以采用以下方法进行快速计算。
(1) 末位对齐相乘法:将需要乘的两个数的个位数相乘得到个位数的部分,然后将需要乘的两个数的十位数相乘得到十位数的部分,最后将两部分相加即为答案。
例如:23 × 17 = 391(2) 交叉乘法:将两个数的各个位数依次相乘,然后将结果按位数从右向左排列,最后将相同位数的结果相加即为答案。
例如:23 × 17 = 3912. 快速计算除法对于整数的除法,我们通常采用手算或者借助计算器等工具进行计算,但是以下方法可以在一定程度上简化计算。
(1) 近似商计算法:这种方法适用于计算整数相除的时候,计算过程中只考虑商的整数部分。
例如:75 ÷ 6 ≈ 12(2) 倒数相乘法:这种方法适用于计算两个数相除时,可以将除数的倒数相乘得到答案。
例如:75 ÷ 6 = 75 × 1/6 = 12.53. 百分数计算方法对于百分数的计算,我们通常采用将百分数转化为小数进行计算的方法,以下是转化方法。
(1) 将百分数除以100得到小数。
例如:60% = 0.6(2) 乘以百分数,将数值除以100,得到结果。
例如:60% × 120 = 724. 幂次方计算方法当我们需要求一个数的幂次方时,可以采用以下方法进行计算。
(1) 直接计算:依据幂次方的定义,将底数按照指数进行循环乘法计算即可得到答案。
例如:2³ = 2 × 2 × 2 = 8(2) 快速幂算法:当需要计算的幂次方较大,而底数为整数时,可以利用快速幂算法进行计算,这种方法可以大大减少计算次数。
计算方法习题集及答案(总结版)
雅克比法:
3 10 12 5
3 (k ) 2 (k ) x1( k +1) = − 5 x2 − 5 x3 −
,x
( k +1) 2
(k ) 1 (k ) =1 4 x1 − 2 x 3 + 5
18 i
,x
( k +1) 3 −4
(k ) 3 =−1 + 10 x (2 k ) + 5 x1
取初始向量 x
(2) x (3) x
3
= 1+ x2 =
,对应迭代公式 x 对应迭代公式 x
0
k +1
= 3 1 + x k2 ;
2
1 , x −1
k
+1 =
1 xk − 1
。
0
判断以上三种迭代公式在 x 解: (1) ϕ ( x) = 1 + x1
2
= 1 .5
的收敛性,选一种收敛公式求出 x
2 x3
−
2 3
= 1 .5
5
习题 3
1.
设有方程组
5 x1 + 2 x 2 + x3 = −12 − x1 + 4 x 2 + 2 x3 = 20 2 x − 3x + 10 x = 3 2 3 1
( k +1) (k )
∞
(1)
考察用 Jacobi 法,Gauss-Seidal 法解此方程组的收敛性; −x (2) 用 Jacobi 法及 Gauss-Seidal 法解方程组,要求当 x
1.
x
k +1 k k
'
<1
公式收敛
计算方法习题答案
计算方法习题答案在数学和工程领域,计算方法是指解决数学问题的一系列算法和程序。
以下是一些常见的计算方法习题及其答案。
习题1:求解线性方程组考虑线性方程组:\[ \begin{align*}3x + 2y &= 7, \\4x - y &= 5.\end{align*} \]答案:使用高斯消元法,我们首先将第二个方程乘以2,然后从第一个方程中减去得到:\[ \begin{align*}3x + 2y &= 7, \\0x + 9y &= 17.\end{align*} \]解得 \( y = \frac{17}{9} \)。
将 \( y \) 的值代入第一个方程,解得 \( x = 1 \)。
因此,解为 \( x = 1, y = \frac{17}{9} \)。
习题2:数值积分给定函数 \( f(x) = x^2 \),求在区间 [0, 1] 上的积分。
答案:使用梯形法则进行数值积分,取两个子区间:\[ \int_{0}^{1} x^2 dx \approx \frac{1}{2} \left( f(0) + f(1) \right) = \frac{1}{2} \left( 0 + 1 \right) = 0.5. \]习题3:求解常微分方程的初值问题考虑初值问题:\[ y' = 3x^2 - 2y, \quad y(0) = 1. \]答案:使用欧拉方法,取步长 \( h = 0.1 \),计算 \( y \) 的值:\[ y_{n+1} = y_n + h f(x_n, y_n). \]从 \( y_0 = 1 \) 开始,计算得到:\[ y_1 = 1 + 0.1(0 - 2) = 1.2, \]\[ y_2 = 1.2 + 0.1(0.01 - 2.4) = 1.4, \]以此类推,可以得到 \( y \) 在区间 [0, 1] 上的近似值。
习题4:数值解非线性方程给定方程 \( f(x) = x^3 - x - 1 = 0 \),求根。
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 ah 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111210110A -⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪-⎝⎭. 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 ϕ及区间[,]a b ,使对0[,]x a b ∀∈,迭代过程1(), 0,1,2,k x x k ϕ+== 均收敛,并求解.要求51||10k k x x -+-<. 答案:若取2()x x ϕ=,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 ϕ=,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 ϕ==.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 ϕ=+-,试讨论:(1)当c 为何值时,1()k k x x ϕ+=产生的序列{}k x(2)c 取何值时收敛最快?(3)取1,2c =-()x ϕ51||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 ϕ+=的迭代函数()x ϕ具有二阶连续导数,*x 是()x ϕ的不动点,且*()1x ϕ'≠,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 xϕϕ+==⎧⎪=-⎨=-⎪-+⎩二阶收敛于*x .例7.15 设2()()()()()x x p x f x q x f x ϕ=--,试确定函数()p x 和()q x ,使求解()0f x =且以()x ϕ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。
计算方法作业参考答案(不断更新)
第一次作业1.下列各数都是经过四舍五入得到的近似数,指出他们有几位有效数字,并写出绝对误差限。
9800107480.566.385031.01021.1*65*5*4*3*2*1=⨯=====x x x x x x解: ,有5位有效数字,绝对误差限为; ,有2位有效数字,绝对误差限为; ;有4位有效数字,绝对误差限为; ;有5位有效数字,绝对误差限为; ;有1位有效数字,绝对误差限为; ;有4位有效数字,绝对误差限为。
2.要使的近似值的相对误差限小于,要取几位有效数字?解:由于,设要取位有效数字,则根据定理1.1.1,有()()%1.010811021111<⨯=⨯≤----n n r x ε,解得4≥n ,即要取4位有效数字。
3.序列满足递推关系若,计算到时误差有多大?这个计算过程数值稳定吗?解:,由于有3位有效数字,且,所以的绝对误差限为,因此的绝对误差限为。
很明显这个计算过程不是数值稳定的。
作业中出现的问题:第一题:主要是第五个数5*5107⨯=x ,不知道它有几位有效数字,很多同学认为有5或者6位有效数字,这是不对的,进而算错绝对误差限。
另外有个别同学分不清有效数字的概念,六个数的有效数字都弄错了。
第二题:主要是算错n ,不知道该取3还是4。
第三题:没有什么大的问题。
有个别同学一个数一个数的算出来了,这是不可取的。
直接迭代误差就行了。
附:地物1301班和1302班有几个同学花名册上没有名单,我添加上去了。
第二次作业1*11011021.01021.1⨯==x 4-5-1105.0105.0⨯=⨯1-*21031.0031.0⨯==x 3-2-1-105.0105.0⨯=⨯3*3103856.06.385⨯==x -14-3105.0105.0⨯=⨯2*41056480.0480.56⨯==x 3-5-2105.0105.0⨯=⨯65*5107.0107⨯=⨯=x 51-6105.0105.0⨯=⨯4*6109800.09800⨯==x 5.0105.04-4=⨯20%1.0110447213595.047213595.420⨯⋯=⋯=n {}n y ,,2,1,1101⋯=-=-n y y n n 41.120≈=y 10y ()()()*00*222*11*101010y y y y y y y y n n n n n n n -=⋯=-=-=-----*0y 1*010141.041.1⨯==y *0y 2-105.0⨯*10y 72-10105105.010⨯=⨯⨯1.利用二分法求方程在[2,3]内根的近似值,并指出误差。
《计算方法》练习题及答案
《计算方法》练习题及答案1. 单选题1. 数值3.1416的有效位数为()A. 3B. 4C. 5D. 6正确答案:C2. 常用的阶梯函数是简单的()次样条函数。
A. 零B. 一C. 二D. 三正确答案:A3. 设求方程f(x)=0的根的牛顿法收敛,则它具有()敛速。
A. 超线性B. 平方C. 线性D. 三次正确答案:C4. 构造拟合曲线不可以采用下列哪种准则()A. 使残差的最大绝对值为最小B. 使残差的绝对值之和为最小C. 使残差的平方和为最小D. 是残差的绝对值之差为最小正确答案:D5. 欧拉法的局部截断误差阶为()。
A. AB. BC.CD. D正确答案:B6. 依据3个样点(0,1),(1,2)(2,3),其插值多项式p(x)为()A. xB. x+1C. x-1D. x+2正确答案:B7. 题面如下,正确的是()A. 2B. 3C. -2D. 1正确答案:B8. 题面如下图所示,正确的是()A. AB. BC. CD. D正确答案:D9. 用列主元消去法解线性方程组,A. 3B. 4C. -4D. 9正确答案:C10. 利用克莱姆法则求解行列式时,求解一个n阶方程组,需要()个n阶行列式。
A. nB. n+1C. n-1D. n*n正确答案:C11. 线性方程组的解法大致可以分为()A. 直接法和间接法B. 直接法和替代法C. 直接法和迭代法D. 间接法和迭代法正确答案:C12. ()的优点是收敛的速度快,缺点是需要提供导数值。
A. 牛顿法B. 下山法C. 弦截法D. 迭代法正确答案:A13. 设x* = 1.234是真值x = 1.23445的近似值,则x*有()位有效数字。
A. 1B. 2C. 3D. 4正确答案:D14. 若a=2.42315是2.42247的近似值,则a有( )位有效数字.A. 1B. 2C. 3D. 4正确答案:C15. 所谓松弛法,实质上是()的一种加速方法。
现代数值计算方法习题解答
现代数值计算方法习题答案习 题 一1、解:根据绝对误差限不超过末位数的半个单位,相对误差限为绝对误差限除以有效数字本身,有效数字的位数根据有效数字的定义来求.因此49×10-2:E = 0.005; r E= 0.0102; 2位有效数字. 0.0490 :E = 0.00005;r E = 0.00102; 3位有效数字. 490.00 :E = 0.005; r E = 0.0000102;5位有效数字. 2、解:722= 3.1428 …… , π = 3.1415 …… ,取它们的相同部分3.14,故有3位有效数字.E= 3.1428 - 3.1415 = 0.0013 ;r E = 14.3E = 14.30013.0 = 0.00041. 3、解:101的近似值的首位非0数字1α= 1,因此有 |)(*x E r |)1(10121−−××=n < = 21× 10-4, 解之得n > = 5,所以 n = 5 . 4、证:)()(1)()(1)(*11**11**x x x nx E x n x E n n n−=≈−−)(11)()(1)()(*****11****x E nx x x n x x x x nx x E x E r nnnn n r =−=−≈=− 5、解:(1)因为=204.4721…… , 又=)(*x E |*x x −| = |47.420−| = 0.0021 < 0.01, 所以 =*x4.47. (2)20的近似值的首位非0数字1α = 4,因此有|)(*x E r |)1(10421−−××=n < = 0.01 , 解之得n > = 3 .所以,=*x 4.47. 6、解:设正方形的边长为x ,则其面积为2x y =,由题设知x 的近似值为*x = 10 c m .记*y 为y 的近似值,则)(20)(20)(2)(*****x E x x x x x y E =−=−= < = 0.1,所以)(*x E< = 0.005 c m . 7、解:因为)()(*1x x nx x E n n −≈−,所以n x nE x x x n xx E x E r nn nr 01.0)()()(*==−≈=. 8、解:9、证:)()()(**t gtE t t gt S S S E =−≈−=t t E gt t t gt S S S S E r )(22/)()(2**=−≈−= 由上述两式易知,结论. 10、解:代入求解,经过计算可知第(3)个计算结果最好.11、解:基本原则为:因式分解,分母分子有理化、三角函数恒等变形…… (1)通分;(2)分子有理化;(3)三角函数恒等变形.12、解: 因为20=x ,41.1*0=x ,所以|*00x x −| < = δ=×−21021于是有|*11x x −| = |110110*00+−−x x | = 10|*00x x −| < =δ10|*22x x −| = |110110*11+−−x x | = 10|*11x x −| < =δ210类推有 |*1010x x −| < =810102110×=δ 即计算到10x ,其误差限为δ1010,亦即若在0x 处有误差限为δ,则10x 的误差将扩大1010倍,可见这个计算过程是不稳定的.习 题 二1、 解:只用一种方法. (1)方程组的增广矩阵为:−−−−11114423243112M M M → −−−−1010411101110112M M M →−−−11041001110112M M M → 31=x , 12=x , 13=x . (2)方程组的增广矩阵为:−−−−−−017232221413M M M → −−247210250413M M M → −−147200250413M M M → 21=x , 12=x, 2/13=x . (3)适用于计算机编程计算.2、 解:第一步:计算U 的第一行,L 的第一列,得611=u 212=u 113=u 114−=u3/1/112121==u a l 6/1/113131==u a l 6/1/114141−==u a l第二步:计算U 的第二行,L 的第二列,得3/1012212222=−=u l a u 3/213212323=−=u l a u 3/114212424=−=u l a u 5/1/)(2212313232=−=u u l a l 10/1/)(2212414242=−=u u l a l第三步:计算U 的第三行,L 的第三列,得10/37233213313333=−−=u l u l a u 10/9243214313434−=−−=u l u l a u 37/9/)(33234213414343−=−−=u u l u l a l第四步:计算U 的第四行,得370/9553443244214414444−=−−−=u l u l u l a u从而,−−−−3101141101421126 =−−137/910/16/1015/16/10013/10001−−−370/95500010/910/37003/13/23/1001126 由b LY =, 解得Y =(6,-3,23/5,-955/370)T . 由Y UX = , 解得X =(1,-1,1,-1)T . 3、(1)解:首先检验系数矩阵的对称正定性,这可以通过计算其各阶顺序主子式是否大于零来判断. 11a = 3 > 0,2223= 2 > 0, 301022123 = 4 > 0,所以系数矩阵是对称正定的.记系数矩阵为A ,则平方根法可按如下三步进行:第一步 分解:A = L L T . 由公式计算出矩阵的各元素:311=l 33221=l 3622=l 3331=l 3632−=l 233=l 因此, L =−23633036332003. 第二步 求解方程组LY = b . 解得Y = (335,36,2)T . 第三步 求解方程组L T X = Y . 解得X =(0,2,1)T .(2)解:首先检验系数矩阵的对称正定性,这可以通过计算其各阶顺序主子式是否大于零来判断.11a = 3 > 0,2223= 2 > 0, 1203022323 = 6 > 0,所以系数矩阵是对称正定的.记系数矩阵为A ,则平方根法可按如下三步进行:第一步 分解:A = L L T . 由公式计算出矩阵的各元素:311=l 33221=l 3622=l 331=l 632−=l 333=l因此, L =−363036332003 . 第二步 求解方程组LY = b . 解得Y = (335,66−,33)T. 第三步 求解方程组L T X = Y . 解得X = (1,21,31)T. 4、解: 对1=i , 2111==a d ;对2=i , 121−=t , 2121−=l ,252−=d ; 对3=i , 131=t , 2732=t ,2131=l , 5732−=l ,5273=d .所以数组A 的形式为:−−−=527572102521002A 求解方程组LY = b . 解得Y = (4,7,569)T .求解方程组DL T X = Y . 解得X = (910,97,923)T .5、解:(1)设A = LU =1010000000000010010015432l l l l5432106000000000600006006u u u u u 计算各元素得: 51=u ,512=l , 1952=u , 1953=l , 19653=u , 65194=l , 652114=u , 211655=l , 2116655=u .求解方程组LY = d . 解得Y = (1,51−,191,651−,211212)T.求解方程组UX = Y . 解得X = (6651509,6651145,665703,665395−,665212)T.(2)设A = LU =100100132l l3211001u u u 计算各元素得:51=u ,512=l ,5242=u ,2453=l ,241153=u . 求解方程组LY = d . 解得Y = (17,553,24115)T. 求解方程组UX = Y . 解得X = (3,2,1)T . 6、证:(1)(2)相同. 因为此方程组的系数矩阵为严格对角占优矩阵,所以雅可比迭代法和相应的高斯-赛德尔迭代法都收敛. (1)雅可比迭代公式:7107271)(3)(2)1(1+−−=+k k k x x x14141)(3)(1)1(2+−−=+k k k x x x329292)(2)(1)1(3+−−=+k k k x x x高斯-赛德尔迭代公式:7107271)(3)(2)1(1+−−=+k k k x x x14141)(3)1(1)1(2+−−=++k k k x x x329292)1(2)1(1)1(3+−−=+++k k k x x x(2)雅可比迭代公式:545152)(3)(2)1(1+−=+k k k x x x 525351)(3)(1)1(2++−=+k k k x x x 5115152)(2)(1)1(3++=+k k k x x x 高斯-赛德尔迭代公式:545152)(3)(2)1(1+−=+k k k x x x 525351)(3)1(1)1(2++−=++k k k x x x5115152)1(2)1(1)1(3++=+++k k k x x x7、(1)证:因为此方程组的系数矩阵为严格对角占优矩阵,所以雅可比迭代法和相应的高斯-赛德尔迭代法都收敛。
计算方法 课后习题答案
计算方法课后习题答案计算方法课后习题答案计算方法是一门重要的学科,它涉及到数值计算、算法设计和数据处理等方面的内容。
在学习计算方法的过程中,课后习题是不可或缺的一部分。
通过解答习题,我们可以巩固所学的知识,提高自己的计算能力。
下面是一些计算方法课后习题的答案,希望对大家的学习有所帮助。
1. 矩阵的转置矩阵的转置是将矩阵的行和列互换得到的新矩阵。
对于一个m×n的矩阵A,它的转置记作A^T。
转置后的矩阵A^T的行数和列数分别为原矩阵A的列数和行数。
例如,对于一个3×2的矩阵A,它的转置A^T是一个2×3的矩阵。
2. 矩阵的加法和减法矩阵的加法和减法是对应位置上的元素进行相加或相减得到的新矩阵。
对于两个相同大小的矩阵A和B,它们的和记作A+B,差记作A-B。
加法和减法的运算规则是相同位置上的元素进行相应的运算。
3. 矩阵的乘法矩阵的乘法是指将两个矩阵相乘得到一个新矩阵的运算。
对于两个矩阵A和B,它们的乘积记作AB。
矩阵乘法的运算规则是矩阵A的行与矩阵B的列进行相乘,并将结果相加得到新矩阵的对应位置上的元素。
4. 矩阵的逆矩阵的逆是指对于一个可逆矩阵A,存在一个矩阵B,使得AB=BA=I,其中I是单位矩阵。
如果一个矩阵A存在逆矩阵,则称其为可逆矩阵或非奇异矩阵。
求解矩阵的逆可以使用伴随矩阵和行列式的方法。
5. 线性方程组的求解线性方程组是指由一组线性方程组成的方程组。
求解线性方程组的方法有很多,包括高斯消元法、LU分解法、迭代法等。
其中,高斯消元法是一种常用的求解线性方程组的方法,它通过消元和回代的过程,将线性方程组转化为上三角形矩阵或对角矩阵,从而求解出方程组的解。
6. 数值积分的方法数值积分是指通过数值计算的方法来求解定积分的近似值。
常用的数值积分方法包括梯形法则、辛普森法则和龙贝格法则等。
这些方法都是基于将定积分转化为离散求和的形式,通过计算离散点上的函数值来估计定积分的近似值。
计算方法课后习题答案
计算方法课后习题答案在计算方法课程中,学生通常会接触到各种数学问题的求解方法,包括但不限于数值分析、线性代数、微分方程等。
以下是一些课后习题的解答示例:习题一:求解线性方程组设线性方程组为:\[ \begin{align*}a_{11}x_1 + a_{12}x_2 + \cdots + a_{1n}x_n &= b_1, \\a_{21}x_1 + a_{22}x_2 + \cdots + a_{2n}x_n &= b_2, \\\vdots \quad \quad & \ \vdots \\a_{m1}x_1 + a_{m2}x_2 + \cdots + a_{mn}x_n &= b_m,\end{align*} \]解答:使用高斯消元法或矩阵分解法求解上述方程组。
首先将系数矩阵转换为行简化阶梯形式,然后回代求解未知数 \( x_1, x_2,\ldots, x_n \)。
习题二:数值积分给定函数 \( f(x) \),需要在区间 \( [a, b] \) 上进行数值积分。
解答:可以使用梯形法、辛普森法等数值积分方法。
例如,使用梯形法的公式为:\[ \int_a^b f(x)dx \approx \frac{h}{2} \left( f(a) + 2f(a+h) + 2f(a+2h) + \cdots + 2f(b-h) + f(b) \right), \]其中 \( h = \frac{b-a}{n} \) 是区间的等分宽度,\( n \) 是等分数。
习题三:常微分方程的数值解给定一个常微分方程 \( y' = f(x, y) \),初始条件为 \( y(x_0) = y_0 \)。
解答:使用欧拉法或龙格-库塔法求解。
以欧拉法为例,其迭代公式为:\[ y_{n+1} = y_n + h f(x_n, y_n), \]其中 \( h \) 是步长,\( x_{n+1} = x_n + h \)。
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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《计算方法》练习题一一、填空题1. 14159.3=π的近似值3.1428,准确数位是( )。
2.满足d b f c a f ==)(,)(的插值余项=)(x R ( )。
3.设)}({x P k 为勒让德多项式,则=))(),((22x P x P ( )。
4.乘幂法是求实方阵( )特征值与特征向量的迭代法。
5.欧拉法的绝对稳定实区间是( )。
6. 71828.2=e 具有3位有效数字的近似值是( )。
7.用辛卜生公式计算积分⎰≈+101x dx( )。
8.设)()1()1(--=k ij k a A第k 列主元为)1(-k pk a ,则=-)1(k pka ( )。
9.已知⎥⎦⎤⎢⎣⎡=2415A ,则=1A ( )。
10.已知迭代法:),1,0(),(1 ==+n x x n n ϕ 收敛,则)(x ϕ'满足条件( )。
二、单选题1.已知近似数,,b a 的误差限)(),(b a εε,则=)(ab ε( )。
A .)()(b a εε B.)()(b a εε+ C.)()(b b a a εε+ D.)()(a b b a εε+ 2.设x x x f +=2)(,则=]3,2,1[f ( )。
A.1 B.2 C.3 D.4 3.设A=⎥⎦⎤⎢⎣⎡3113,则化A为对角阵的平面旋转=θ( ). A.2π B.3π C.4π D.6π 4.若双点弦法收敛,则双点弦法具有( )敛速.A.线性 B.超线性 C.平方 D.三次 5.改进欧拉法的局部截断误差阶是( ).A .)(h o B.)(2h o C.)(3h o D.)(4h o 6.近似数21047820.0⨯=a 的误差限是( )。
A.51021-⨯ B.41021-⨯ C.31021-⨯ D.21021-⨯ 7.矩阵A满足( ),则存在三角分解A=LR 。
A .0det ≠A B. )1(0det n k A k <≤≠ C.0det >A D.0det <A8.已知Tx )5,3,1(--=,则=1x( )。
A.9 B.5 C.-3 D.-5 9.设)}({x P k 为勒让德多项式,则=))(),((53x P x P ( )。
A.52 B.72 C.92 D.112三、计算题1.求矛盾方程组:⎪⎩⎪⎨⎧=-=+=+2423212121x x x x x x 的最小二乘解。
2.用4=n 的复化梯形公式计算积分⎰211dx x,并估计误差。
3.用列主元消元法解方程组:⎪⎩⎪⎨⎧=++=++=++426453426352321321321x x x x x x x x x 。
4.用雅可比迭代法解方程组:(求出)1(x)。
⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡----131410*********x x x 5.用切线法求0143=+-x x 最小正根(求出1x )。
6.已知)(x f 数表:求抛物插值多项式,并求)5.0(f 近似值。
7.已知数表:求最小二乘一次式。
8.已知求积公式:)21()0()21()(21110f A f A f A dx x f ++-≈⎰-。
求210,,A A A ,使其具有尽可能高代数精度,并指出代数精度。
9.用乘幂法求⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=410131014A 的按模最大特征值与特征向量。
10.用予估-校正法求初值问题:⎩⎨⎧=-='1)0(2y yx y 在4.0)2.0(0=x 处的解。
四、证明题 1.证明:若)(x f ''存在,则线性插值余项为:1010),)((!2)()(x x x x x x f x R <<--''=ξξ。
2. 对初值问题:⎩⎨⎧=-='1)0(10y yy ,当2.00≤<h 时,欧拉法绝对稳定。
3.设)(A ρ是实方阵A的谱半径,证明:A A ≤)(ρ。
4.证明:计算)0(>a a 的单点弦法迭代公式为:nn n x c acx x ++=+1, ,1,0=n 。
《计算方法》练习题二一、填空题1.近似数30.6350010a =⨯的误差限是( )。
2.设|x|>>1,=( ),计算更准确。
3.用列主元消元法解:121223224x x x x +=⎧⎨+=⎩,经消元后的第二个方程是( )。
4.用高斯—赛德尔迭代法解4阶方程组,则(1)3m x += ( )。
5.已知在有根区间[a,b]上,'(),''()f x f x 连续且大于零,则取0x 满足( ),则切线法收敛。
6.已知误差限(),(),a b εε则()ab ε=( )。
7.用辛卜生公式计算积分102dxx ≈+⎰( )。
8.若T A A =。
用改进平方根法解Ax b =,则jk l =( )。
9.当系数阵A 是( )矩阵时,则雅可比法与高斯—赛德尔法都收敛。
10.若12λλ=-,且)3(1≥>i i λλ,则用乘幂法计算1λ≈( )。
二、选择题1.已知近似数a 的()10/0r a ε=,则3()r a ε=( )。
A. 10/0B. 20/0C. 30/0D. 40/0 2.设{()}K T X 为切比雪夫多项式,则22(().())T X T X =( )。
A.0 B 4π. C.2πD. π 3.对6436A ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦直接作三角分解,则22r =( )。
A. 5 B. 4 C.3 D. 2 4.已知A=D-L-U ,则雅可比迭代矩阵B=( )。
A. 1()D L U -+ B. 1()D L U -- C. 1()D L U -- D. 1()D U L -- 5.设双点弦法收敛,则它具有( )敛速。
A. 线性B.超线性C.平方D. 三次 6. 41424.12=,则近似值107的精确数位是( )。
A. 110- B. 210- C. 310- D. 410- 7.若111221221042,1024r r l r ⎡⎤⎡⎤⎡⎤=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦则有22r =( )。
A. 2 B. 3 C.4 D. 08.若4114A ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦,则化A 为对角阵的平面旋转角θ=( )。
A.2π B.3π C.4π D. 6π9.改进欧拉法的绝对稳定实区间是( )。
A.[-3,0]B. [-2.78,0]C. [2.51,0]D. [-2,0]三、计算题1. 已知()f x 数表用插值法求()0f x =在[0,2]的根。
2.已知数表求最小二乘一次式。
3.用n=4的复化辛卜生公式计算积分102dxx +⎰,并估计误差。
4.用雅可比法求310130003A ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦的全部特征值与特征向量。
5.用欧拉法求初值问题'2(0)1y x yy =+⎧⎨=⎩在x=0(0.1)0.2处的解。
6 已知函数表:求埃尔米特差值多项式)(x H 及其余项。
7.求3()f x x =在[-1,1]上的最佳平方逼近一次式。
8.求积公式:110()(0)(),f x dx Af Bf x ≈+⎰试求1x ,A ,B ,使其具有尽可能高代数精度,并指出代数精度。
9.用双点弦法求3520x x -+=的最小正根(求出2x )。
10.用欧拉法求初值问题:'(0)1y x yy =-⎧⎨=⎩在x=0(0.1)0.2处的解。
四、证明题1. 证明:A B A B -≤-。
2.的切线法迭代公式为:141(4),0,1,...5n n nax x n x +=+= 3.设0(),...,()n l x l x 为插值基函数,证明:()1nk k l x ==∑。
4.若1B <。
证明迭代法:(1)()()21,0,1, (33)m m m x x Bx b m +=++= 收敛。
《计算方法》练习题一答案一.填空题1.210- 2.))((!2)(b x a x f --''ξ 3.524.按模最大 5.]0,2[-6.21102-⨯,7., 8.21x =,9.())(434)1(232)1(1313331m m m x a x a x a b a ---++ , 10.0()0f x >二.单选题1.C 2.A 3.C 4.B 5.C6.C 7.D 8.B 9.B三.计算题1.22122122121)2()42()3(),(--+-++-+=x x x x x x x x ϕ,由0,021=∂∂=∂∂x x ϕϕ得:⎩⎨⎧=+=+9629232121x x x x , 解得149,71821==x x 。
2.⎰≈++++≈21697.0]217868581[81x dx ,9611612)(2=⨯≤M x R 。
3.⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡→⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡→⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡1142242644223214264426453426352回代得:Tx )1,1,1(-=4.因为A为严格对角占优阵,所以雅可比法收敛。
雅可比迭代公式为:⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=+=++=+=+++ ,1,0,)1(41)3(41)1(41)(2)1(3)(3)(1)1(2)(2)1(1m x x x x x x x m m m m m m m 。
取T x )1,1,1()0(=计算得: T x)5.0,25.1,5.0()1(=。
5.因为0875.0)5.0(,01)0(<-=>=f f ,所以]5.0,0[*∈x ,在]5.0,0[上,06)(,043)(2≥=''<-='x x f x x f 。
由0)()(0≥''x f x f ,选00=x ,由迭代公式:,1,0,4314231=-+--=+n x x x x x n n n n n 计算得:25.01=x 。
6.利用反插值法得211(0)(0)(04)(04)(02) 1.75224f N ==⨯+-⨯++=7. 由方程组:01014648614102a a a a +=⎧⎨+=⎩,解得:013,6a a ==,所以x x g 63)(*1+=。
8.10118881[]0.4062282910113dx I x =≈++++≈+⎰, 21|()|0.001321216768M R f ≤=≈⨯ 。
9.因为2211123,1,4a a a πθ====1002222310400013000302222003002001001A⎡⎤⎤-⎢⎥⎥⎢⎥⎥⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎥⎢⎥⎢⎥=-=⎢⎥⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦所以:1122334,223,(0,1,0)2,(TTTXXXλλλ======10.应用欧拉法计算公式:nnnyxy1.12.01+=+,1,0=n,1=y。