数值分析-第二章-学习小结

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数值分析第二章小结

数值分析第二章小结

第二章小结对于n 元线性方程组b A =x (*),其中A 为非奇异矩阵,当0det ≠A 时,方程组有唯一的解向量。

求解线性方程组的方法可分为两类:直接法(如克莱姆法则,高斯消去法等)和迭代法(Jacobi 迭代法和GS 迭代法等)。

一 、直接法1、Gauss 消去法:(1) 顺序Gauss 消去法:将矩阵化为上三角矩阵(2) 列主元素Gauss 消去法:将增广矩阵],[)()(k k b A 中绝对值最大的元素交换到底k 行的主对角线上。

比较:顺序Gauss 消去法的计算结果数值稳定性没有列主元素Gauss 消去法的好。

2、直接三角分解法:(1)定义 Doolittle 分解法和Crout 分解法:如果方程组b A =x 的系数矩阵A 可以分解为A=LU,其中L 是下三角矩阵U 是上三角矩阵,这样方程组b A =x 就化为两个容易求解的三角方程组:y U b Ly ==x ,。

定理3 Doolittle 分解法的充要条件是矩阵A 的前n-1阶顺序主子式0≠K D (k 取1,2,3,4...,n-1)推论 矩阵A 有唯一Crout 分解的充要条件是A 的前n-1阶顺序主子式0≠K D (k 取1,2,3,4...,n-1)Doolittle 分解计算公式为:对于k=1,2,3...,n),...,1,(11n k k j u l a u k t tj kt kj kj +=-=∑-=);,...,2,1(/)(11n k n k k i u u l a l kk k t tk it kj ik <++=-=∑-=则求解下三角方程组y U b Ly ==x 和上三角方程组的计算方程式: ⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧--=-===-==∑∑+=-=1,,2,1,/)(u /),,3,2(11111 n n i u x u y x y x n i y l b y b y ii n i t t it i i nnn n t i t it i i Crout 分解计算公式为:对于k=1,2,3...,n),...,1,(11n k k j u l a l k t tk it ik ik +=-=∑-=);,...,2,1(/)(11n k n k k j l u l a u kk k t tj kt kj kj <++=-=∑-=则求解下三角方程组y b y U L ==x ~~和上三角方程组的计算方程式: ⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧--=-===-==∑∑+=-=1,,2,1,),,3,2()(/1111111 n n i x u y x y x n i l y l b y l b y n i t t it i i n nii t i t it i i (2)选主元的Doolittle 分解法优点:对A 的要求低,只要矩阵A 可逆即可,即只要矩阵A 非奇异便可通过对A 做适当变换就可以了.二、迭代法1、思想:通过构造一个无限的向量序列,使它的极限是方程组b A =x 的解向量,通过求迭代矩阵,再通过迭代公式使解向量逐步逼近精确解。

数值分析知识点总结

数值分析知识点总结

数值分析知识点总结数值分析知识点总结:本文提供了数值分析中的一些重要知识点和例题,但更多的例题可以参考老师布置的作业题和课件相关例题。

第1章数值分析与科学计算引论:绝对误差和相对误差是衡量近似值精度的指标,有效数字则是描述近似值精度的一种方式。

其中,相对误差限是绝对误差的上界。

有效数字的计算方法为:如果近似值x的误差限是某一位的半个单位,该位到x的第一位非零数字共有n位,就说x*共有n位有效数字。

一个比较好用的公式是f(x)的误差限:f(x)f'(x)(x)。

第2章插值法:插值多项式的余项表达式可以用来估计截断误差。

三次样条插值与三次分段埃尔米特插值有所不同,但哪一个更优越需要根据实际情况而定。

确定n+1个节点的三次样条插值函数需要多少个参数?为确定这些参数,需加上什么条件?三弯矩法可以用来求解三次样条表达式。

第3章函数逼近与快速傅里叶变换:带权(x)的正交多项式是在特定区间上满足一定条件的多项式,其中[-1,1]上的勒让德多项式具有重要性质。

切比雪夫多项式也有其独特的性质。

用切比雪夫多项式零点做插值点得到的插值多项式与拉格朗日插值有所不同。

最小二乘拟合的法方程可以用来拟合曲线,但当次数n较大时,不直接求解法方程。

第4章数值积分与数值微分:XXX让德求积公式和XXX-XXX求积公式是数值积分中的两种方法,其中高斯求积公式可以用来计算定积分。

勒让德多项式的零点就是高斯点,这种形式的高斯公式被称为XXX让德求积公式。

中点方法是一种数值积分方法,其公式如下:插值型的求导公式有两点公式和三点公式。

第5章介绍了解线性方程组的直接方法,其中包括LU矩阵的推导过程。

相关例题可以在教材第4章作业题和课件中找到。

第6章介绍了解线性方程组的迭代法,判断迭代法是否收敛的条件如下:第7章介绍了非线性方程与方程组的数值解法,其中牛顿法是一种常见的方法。

对于单根且光滑的f(x)=0,牛顿法是局部二阶收敛的。

简化牛顿法和牛顿下山法都是非线性方程组的求解方法。

数值分析实验报告心得(3篇)

数值分析实验报告心得(3篇)

第1篇在数值分析这门课程的学习过程中,我深刻体会到了理论知识与实践操作相结合的重要性。

通过一系列的实验,我对数值分析的基本概念、方法和应用有了更加深入的理解。

以下是我对数值分析实验的心得体会。

一、实验目的与意义1. 巩固数值分析理论知识:通过实验,将课堂上学到的理论知识应用到实际问题中,加深对数值分析概念和方法的理解。

2. 培养实际操作能力:实验过程中,我学会了使用Matlab等软件进行数值计算,提高了编程能力。

3. 增强解决实际问题的能力:实验项目涉及多个领域,通过解决实际问题,提高了我的问题分析和解决能力。

4. 培养团队协作精神:实验过程中,我与同学们分工合作,共同完成任务,培养了团队协作精神。

二、实验内容及方法1. 实验一:拉格朗日插值法与牛顿插值法(1)实验目的:掌握拉格朗日插值法和牛顿插值法的原理,能够运用这两种方法进行函数逼近。

(2)实验方法:首先,我们选择一组数据点,然后利用拉格朗日插值法和牛顿插值法构造插值多项式。

最后,我们将插值多项式与原始函数进行比较,分析误差。

2. 实验二:方程求根(1)实验目的:掌握二分法、Newton法、不动点迭代法、弦截法等方程求根方法,能够运用这些方法求解非线性方程的根。

(2)实验方法:首先,我们选择一个非线性方程,然后运用二分法、Newton法、不动点迭代法、弦截法等方法求解方程的根。

最后,比较不同方法的收敛速度和精度。

3. 实验三:线性方程组求解(1)实验目的:掌握高斯消元法、矩阵分解法等线性方程组求解方法,能够运用这些方法求解线性方程组。

(2)实验方法:首先,我们构造一个线性方程组,然后运用高斯消元法、矩阵分解法等方法求解方程组。

最后,比较不同方法的计算量和精度。

4. 实验四:多元统计分析(1)实验目的:掌握多元统计分析的基本方法,能够运用这些方法对数据进行分析。

(2)实验方法:首先,我们收集一组多元数据,然后运用主成分分析、因子分析等方法对数据进行降维。

数值分析学习总结感想

数值分析学习总结感想

数值分析学习总结感想在数值分析学习的过程中,我深刻体会到了这门学科的重要性和广泛应用的范围。

通过学习数值分析,我不仅加深了对数学理论的理解,还掌握了一些重要的数值计算方法和算法。

在此过程中,我收获了很多,也产生了许多感想。

首先,数值分析教给我了科学问题解决的方法。

在数值计算中,我们通常无法通过简单的代数运算来求解问题,而是需要借助计算机和数值算法来逼近解。

这种方法可以应用于很多实际问题,例如求解线性方程组、积分、微分方程等。

通过数值分析课程的学习,我掌握了很多常见的数值计算方法,例如高斯消元法、插值方法、数值积分等。

这些方法在实际问题中的应用非常广泛,能够帮助我们解决许多实际问题,提高计算效率和精度。

其次,数值分析也教会了我如何分析和估计误差。

在数值计算中,误差是无法避免的,而且可能会在计算过程中不断累积。

因此,我们需要了解误差的来源,能够进行误差估计和控制。

通过学习数值分析,我学会了如何使用泰勒展开式、理解截断误差和舍入误差等概念,同时也学会了如何使用残差计算和误差估计方法。

这对于判断数值结果的可靠性和计算效果的好坏非常重要,能够帮助我们找到优化方法和改进方案。

另外,数值分析还教会了我如何进行数值模拟和数据处理。

在实际工程和科学研究中,常常需要通过数值模拟来研究分析问题。

通过数值分析的学习,我学会了如何建立数学模型、选择合适的数值方法和算法来模拟求解问题,并能够对模拟结果进行合理的处理和分析。

这对于科学研究和工程设计都非常有价值,能够提高研究效率和解决复杂问题的能力。

最后,数值分析还培养了我一种严谨的科学态度和问题解决的能力。

在数值计算中,一个细微的误差可能会导致完全不同的结果,因此需要我们对问题进行仔细的分析,并保持谨慎的态度。

通过编程实现数值算法,我学会了如何调试代码和检查问题,发现解决bug的方法。

这培养了我的逻辑思维和问题解决能力,也增强了我对科学研究和工程实践的兴趣和热情。

综上所述,通过数值分析的学习,我不仅掌握了一些重要的数值计算方法和算法,还学会了科学问题解决的方法和误差估计的技巧。

数值分析总结

数值分析总结

第一章绪论1.数值运算的误差估计2.绝对误差、相对误差与有效数字3.避免误差的相关问题病态问题与条件数算法的数值稳定性数值运算中的若干原则第二章非线性方程求根1.不动点迭代格式不动点迭代格式的构造、计算全局收敛性判断局部收敛性与收敛阶判断(两个方法)2.Newton迭代格式、计算及几何意义局部收敛性及收敛阶(单、重根)非局部收敛性判断(两个方法)3.Steffensen迭代格式及计算(具有)二阶的局部收敛性4.Newton迭代的变形求重根的迭代法(三种方法)避免导数计算的弦割法(两种方法)Newton下山法*5.二分法计算预先估计对分次数第三章解线性方程组的直接法1.矩阵三角分解法及其方程组求解 直接三角分解法及其分解的条件平方根法(Cholesky 分解)追赶法列主元三角分解法* 2.Gauss 消去法Gauss 主元素消去法(列主元素消去法、全主元素消去法) Gauss 顺序消去法3.方程组的性态与误差分析 向量和矩阵的范数(基础知识) 方程组解的相对误差估计 矩阵的条件数 病态方程组的求解*第四章解线性代数方程组的迭代法1.迭代法的基本理论简单迭代法格式的构造、收敛性判断以及方程组的求解Gauss—Seidel迭代法格式的构造、收敛性判断以及方程组的求解2.三种迭代法的构造、收敛性判断以及方程组的求解Jacobi迭代法基于Jacobi迭代法的Gauss—Seidel迭代法逐次超松弛迭代法①掌握简单迭代收敛性判断的方法。

设B为迭代矩阵,如果||B||<1,则用||B||判断迭代的收敛性比用ρ(B)<1更为方便,但此结论仅为充分条件。

如果||B||≥1,判断迭代的收敛性需考察ρ(B)<1是否成立。

如果需证明迭代发散,则需证明ρ(B)≥1。

②简单迭代法的收敛快慢,依赖于迭代矩阵谱半径的大小。

当ρ(B)<1,迭代次数k≥(mln10)/(-lnρ(B)),则迭代矩阵谱半径越小,收敛越快。

数值分析总结

数值分析总结

数值分析总结数值分析是一门应用数学的学科,它的目标是使用数值方法来解决数学问题,尤其是那些难以使用解析方法求解的问题。

通过使用计算机来计算近似解,数值分析提供了一种实用而有效的解决方案。

在本文中,我将对我在学习数值分析过程中的一些主要收获进行总结。

一、数值方法的重要性数值方法不仅在科学计算中起着重要作用,而且在工程和实际应用领域也有广泛的应用。

无论是模拟天气预报、设计飞机的机翼,还是分析金融市场的波动,数值分析都可以提供快速、准确的结果。

因此,掌握数值方法成为了现代科学与工程领域必备的技能之一。

二、数值计算的误差与稳定性在数值计算中,我们经常会面对误差的问题。

舍入误差、截断误差和舍入误差都是我们需要关注的。

舍入误差是由于计算机在进行浮点数计算时的有限精度而引入的,而截断误差则是由于将无限精度的数学问题转化为有限精度计算引起的。

为了减小误差,我们可以使用舍入规则,并尽可能减小截断误差。

稳定性是另一个需要考虑的重要因素。

在一些计算中,输入数据的微小变化可能会导致输出结果的巨大变化。

这种情况下,我们说该算法是不稳定的。

为了确保计算的稳定性,我们需要选择合适的算法和数据结构,并且要进行合理的数值分析。

三、插值和拟合插值和拟合是数值分析的重要应用之一。

在实际问题中,我们往往只能够获得有限个数据点,但是我们需要获得一条曲线或函数来描述这些数据。

插值方法可以通过连接这些数据点来获得平滑的曲线,而拟合方法则通过选择一个合适的函数来逼近数据点。

在实际应用中,我们需要根据具体问题选择合适的插值和拟合方法,并进行适当的调整和优化。

四、求解非线性方程求解非线性方程是数值分析中的一个重要问题。

在实际应用中,很多问题都可以归纳为求解非线性方程。

例如,求解光学系统中的折射问题、解微分方程等。

数值分析提供了多种求解非线性方程的方法,如牛顿法、二分法、割线法等。

这些方法有着各自的特点和适用范围,我们需要根据问题的性质选择合适的方法。

数值分析总结

数值分析总结

数值分析复习总结任课教师王建国第二章数值分析基本概念教学内容:1.误差与有效数字误差、误差限、相对误差、相对误差限和有效数字的定义及相互关系;误差的来源和误差的基本特性;误差的计算(估计)的基本方法。

2.算法的适定性问题数值分析中的病态和不稳定性问题;病态问题和不稳定算法的实例分析。

3.数值计算的几个注意问题数值计算的基本概念误差概念和分析误差的定义:设x是精确值,p是近似值,则定义两者之差是绝对误差:a x p∆=-由于精确值一般是未知的,因而Δ不能求出来,但可以根据测量误差或计算情况估计它的上限|-|x p εε<称为绝对误差限。

相对误差定义为绝对误差与精确值之比ar x∆∆=ar xη∆∆=<称为相对误差限● 误差的来源:舍入误差将无限位字长的精确数处理成有限位字长近似数的处理方法称为舍入方法。

带来舍人误差。

截断误差用数值法求解数学模型时,往往用简单代替复杂,或者用有限过程代替无限过程所引起的误差。

● 有效数字对于a=a0 a1 … am . am+1 … am+n(a0≠0) 的近似数, 若|Δ|≤0.5x10-n ,则称a 为具有m+n+1位有效数字的有效数,其中每一位数字都叫做a 的有效数字。

有效数和可靠数的最末位数字称为可疑数字有效数位的多少直接影响到近似值的绝对误差与相对误差的大小。

推论1 对于给出的有效数,其绝对误差限不大于其最末数字的半个单位。

推论2 对于给出的一个有效数,其相对误差限可估计如下:例:计算y = ln x 。

若x ≈ 20,则取x 的几位有效数字可保证y 的相对误差 < 0.1% ?120.10mn x a a a =±⨯1102m nx x *-∆=-≤⨯120.10mn x a a a =±⨯15()10nr x a -∆≤⨯●数值计算的算法问题“良态”问题和“病态”问题在适定的情况下,若对于原始数据很小的变化δX,对应的参数误差δy也很小,则称该数学问题是良态问题;若δy很大,则称为病态问题。

数值分析知识点总结

数值分析知识点总结

数值分析知识点总结说明:本文只提供部分较好的例题,更多例题参考老师布置的作业题和课件相关例题。

一、第1章 数值分析与科学计算引论1. 什么是绝对误差与相对误差?什么是近似数的有效数字?它与绝对误差和相对误差有何关系?相对误差限:**r re ε=的一个上界。

有效数字:如果近似值*x 的误差限是某一位的半个单位,该位到*x 的第一位非零数字共有n 位,就说x *共有n 位有效数字。

即x *=±10m ×(a 1+a 2×10-1+…+a n ×10-(n-1)),其中a 1≠0,并且*11102m n x x -+-≤⨯。

其中m 位该数字在科学计数法时的次方数。

例如9.80的m 值为0,n 值为3,绝对误差限*211102ε-=⨯。

2. 一个比较好用的公式:f(x)的误差限:()***()'()()f x f x x εε≈ 例题:二、第2章插值法例题:5. 给出插值多项式的余项表达式,如何用其估计截断误差?6. 三次样条插值与三次分段埃尔米特插值有何区别?哪一个更优越?7. 确定n+1个节点的三次样条插值函数需要多少个参数?为确定这些参数,需加上什么条件?8. 三弯矩法:为了得到三次样条表达式,我们需要求一些参数:对于第一种边界条件,可导出两个方程:,那么写成矩阵形式:公式 1对于第二种边界条件,直接得端点方程:,则在这个条件下也可以写成如上公式1的形式。

对于第三种边界条件,可得:也可以写成如下矩阵形式:公式 2求解以上的矩阵可以使用追赶法求解。

(追赶法详见第五章)例题:数值分析第5版清华大学出版社第44页例7三、第3章函数逼近与快速傅里叶变换的正交多项式?什么是[-1,1]上的勒让德多项式?它有3.什么是[a,b]上带权()x什么重要性质?4.什么是切比雪夫多项式?它有什么重要性质?5.用切比雪夫多项式零点做插值点得到的插值多项式与拉格朗日插值有何不同?6.什么是最小二乘拟合的法方程?用多项式做拟合曲线时,当次数n较大时,为什么不直接求解法方程?例题请参考第3章书上的作业题和课件上的例题。

数值分析第二章学习小结-

数值分析第二章学习小结-

数值分析第⼆章学习⼩结-第2章插值法--------学习⼩结姓名班级学号⼀、本章学习体会1.我的感受:在学习本章之前,我在很多地⽅都见到过涉及到插值法的问题,⽐如中学时见到的类似于“给定两组数据,求⽬标函数”,⽣活中的“由坐⽕车的某两站到站时间估计⽕车到其他站的时间”。

⽽经过了《数值分析》第⼆章“插值法”的学习,我知道了简单估计与科学插值之间的关系以及拉格朗⽇插值、⽜顿插值、分段线性插值、三次样条插值、埃尔⽶特插值这些经典的插值⽅法,我知道了插值法是⾮常系统、科学的数学估计⽅法与⼯科领域的优化⽅法。

2.我的困惑:经过了这⼀章插值法的学习,我知道了拉格朗⽇插值、⽜顿插值等等优秀的插值⽅法,但是针对不同的问题,我们应该如何选择最适合的插值⽅法呢?或者说在不同类型的题⽬中各种插值法的优势是什么?(困惑解答在⼩结思考题处)⼆、本章知识梳理b x a x xc x a x s n j j i i ≤≤-+=∑∑-+,)(1)(313三、本章思考题思考题:在不同类型的题⽬中各种插值法的优势劣势分别是什么?思考:1.拉格朗⽇插值:优点:公式结构整齐紧凑,理论分析⽅便简单;缺点:随着插值点的变化计算量成倍增加,计算变得⼗分繁琐,插值点较多时误差⼤数值不稳定。

插值多项式不能全⾯反映被插值函数的性质,不能满⾜插值多项式与被插值函数在部分或全部插值节点上的导数值与⾼阶导数值相等。

2.⽜顿插值:优点:公式结构整齐紧凑,理论分析⽅便简单并且随着插值点的变化计算仍相对⽐较简单;缺点:插值多项式不能全⾯反映被插值函数的性质,不能满⾜插值多项式与被插值函数在部分或全部插值节点上的导数值与⾼阶导数值相等。

3.埃尔⽶特插值优点:插值函数与被插值函数贴合程度⾼,在插值节点上其⼆者导数值相同;缺点:被插值函数在插值节点的导数值在实例中不易知。

4.分段线性插值优点:计算简洁⽅便,舍⼊误差较⼩,数据稳定性好,易编程缺点:在插值节点处不光滑,不满⾜插值节点处插值函数导数连续。

数值分析实习报告总结

数值分析实习报告总结

一、实习背景数值分析是数学的一个重要分支,它研究如何用数值方法求解数学问题。

随着计算机技术的飞速发展,数值分析在各个领域得到了广泛的应用。

为了提高自己的实践能力,我选择了数值分析作为实习课题,希望通过这次实习,能够掌握数值分析的基本方法,并将其应用于实际问题中。

二、实习过程1. 实习初期在实习初期,我首先了解了数值分析的基本概念、理论和方法。

通过阅读相关教材和文献,我对数值分析有了初步的认识。

接着,我学习了数值分析的基本方法,如泰勒展开、牛顿法、高斯消元法等。

2. 实习中期在实习中期,我选择了几个实际问题进行数值计算。

首先,我使用泰勒展开法求解一个简单的微分方程。

通过编写程序,我得到了微分方程的近似解。

然后,我运用牛顿法求解一个非线性方程组。

在实际计算过程中,我遇到了一些问题,如收敛性、迭代次数过多等。

通过查阅资料和请教导师,我找到了解决方法,成功求解了方程组。

3. 实习后期在实习后期,我进一步学习了数值分析的高级方法,如复化梯形公式、复化Simpson公式、自适应梯形法等。

这些方法在解决实际问题中具有更高的精度和效率。

我选择了一个具体的工程问题,运用复化梯形公式求解定积分。

在计算过程中,我遇到了区间细分、精度控制等问题。

通过不断尝试和调整,我得到了较为精确的积分值。

三、实习收获与体会1. 理论与实践相结合通过这次实习,我深刻体会到理论与实践相结合的重要性。

在实习过程中,我不仅学习了数值分析的理论知识,还将其应用于实际问题中。

这使我更加深刻地理解了数值分析的基本方法,提高了自己的实践能力。

2. 严谨的学术态度在实习过程中,我养成了严谨的学术态度。

在编写程序、进行数值计算时,我注重细节,力求精确。

这使我更加注重学术规范,提高了自己的学术素养。

3. 团队合作精神实习过程中,我与其他同学进行了交流与合作。

在解决实际问题时,我们互相学习、互相帮助,共同完成了实习任务。

这使我更加懂得团队合作的重要性,提高了自己的团队协作能力。

数值分析总结

数值分析总结

数值分析(计算方法)总结(总9页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--第一章绪论误差来源:模型误差、观测误差、截断误差(方法误差)、舍入误差是的绝对误差,是的误差,为的绝对误差限(或误差限)为的相对误差,当较小时,令相对误差绝对值得上限称为相对误差限记为:即:绝对误差有量纲,而相对误差无量纲若近似值的绝对误差限为某一位上的半个单位,且该位直到的第一位非零数字共有n位,则称近似值有n位有效数字,或说精确到该位。

例:设x==…那么,则有效数字为1位,即个位上的3,或说精确到个位。

科学计数法:记有n位有效数字,精确到。

由有效数字求相对误差限:设近似值有n位有效数字,则其相对误差限为由相对误差限求有效数字:设近似值的相对误差限为为则它有n位有效数字令1.x+y近似值为和的误差(限)等于误差(限)的和2.x-y近似值为3.xy近似值为4.1.避免两相近数相减2.避免用绝对值很小的数作除数3.避免大数吃小数4.尽量减少计算工作量第二章非线性方程求根1.逐步搜索法设f (a) <0, f (b)> 0,有根区间为 (a, b),从x0=a出发,按某个预定步长(例如h=(b-a)/N)一步一步向右跨,每跨一步进行一次根的搜索,即判别f(x k)=f(a+kh)的符号,若f(x k)>0(而f(x k-1)<0),则有根区间缩小为[x k-1,x k] (若f(x k)=0,x k即为所求根), 然后从x k-1出发,把搜索步长再缩小,重复上面步骤,直到满足精度:|x k-x k-1|<E为止,此时取x*≈(x k+x k-1)/2作为近似根。

2.二分法设f(x)的有根区间为[a,b]= [a0,b0], f(a)<0, f(b)>0.将[a0,b0]对分,中点x0= ((a0+b0)/2),计算f(x0)。

3.比例法一般地,设 [a k,b k]为有根区间,过(a k, f(a k))、 (b k, f(b k))作直线,与x轴交于一点x k,则:1.试位法每次迭代比二分法多算一次乘法,而且不保证收敛。

数值分析期末总结与体会

数值分析期末总结与体会

数值分析期末总结与体会数值分析是一门应用数学课程,主要研究数值计算方法和数值计算误差,并为实际问题提供数值计算解决方案。

在本学期的学习中,我深入学习了数值计算的基本概念与原理,并通过编程实践掌握了常见的数值计算方法。

在期末考试前夕,我对这门课的学习经历进行了总结与体会,下面是我对数值分析的期末总结与体会。

一、总结1. 知识掌握:在学习过程中,我通过系统的学习,掌握了课程中介绍的求根问题、插值问题、数值积分和数值微分等数值计算方法。

我了解了牛顿迭代法、二分法、割线法等求解非线性方程根的方法,熟悉了拉格朗日插值、牛顿插值等插值方法,学会了辛卜生插值多项式、三次样条插值等高级插值方法。

同时,我还学习了梯形法则、辛普森法则等数值积分算法,掌握了欧拉法、龙格-库塔法等数值微分算法。

2. 编程实践:在理论学习的基础上,我通过编写程序加深了对数值计算方法的理解与掌握。

我使用Python语言编写了求解非线性方程根、插值计算、数值积分和数值微分的代码,并通过实际运行验证了这些数值计算方法的正确性与有效性。

编程实践过程中,我深刻体会到了算法的重要性,不同的算法对于同一个数值计算问题,可能会有不同的效果。

3. 数值计算误差:在学习数值计算的过程中,我逐渐认识到数值计算误差的存在与产生机理。

由于计算机内部采用的是二进制表示法,而浮点数的二进制表示无法准确表示所有的实数,从而引入了舍入误差;另外,数值计算方法本身也存在精度误差,例如插值多项式的截断误差、数值积分的数值误差等。

掌握数值计算误差的产生原因和估计方法,对于正确评估数值计算结果的精度至关重要。

4. 应用实例:在学习过程中,我们还分析了各种实际问题,并通过数值计算方法得到了解决方案。

例如,在求根问题中,我们可以利用牛顿迭代法估计气体状态方程的参数;在插值问题中,我们可以使用拉格朗日插值方法恢复图像;在数值积分中,我们可以利用梯形法则或辛普森法则计算定积分;在数值微分中,我们可以应用欧拉法或者龙格-库塔法求解微分方程等。

数值分析学习心得体会

数值分析学习心得体会

数值分析学习感想一个学期的数值分析,在老师的带领下,让我对这门课程有了深刻的理解和感悟。

这门课程是一个十分重视算法和原理的学科,同时它能够将人的思维引入数学思考的模式,在处理问题的时候,可以合理适当的提出方案和假设。

他的内容贴近实际,像数值分析,数值微分,求解线性方程组的解等,使数学理论更加有实际意义。

数值分析在给我们的知识上,有很大一部分都对我有很大的帮助,让我的生活和学习有了更加方便以及科学的方法。

像第一章就讲的误差,在现实生活中,也许没有太过于注意误差,所以对误差的看法有些轻视,但在学习了这一章之后,在老师的讲解下,了解到这些误差看似小,实则影响很大,更如后面所讲的余项,那些差别总是让人很容易就出错,也许在别的地方没有什么,但是在数学领域,一个小的误差,就很容易有不好的后果,而学习了数值分析的内容,很容易就可以将误差锁定在一个很小的范围内,在这一范围内再逼近,得出的近似值要准确的多,而在最开始的计算中,误差越小,对后面的影响越小,这无疑是好的。

数值分析不只在知识上传授了我很多,在思想上也对我有很大的影响,他给了我很多数学思想,很多思考的角度,在看待问题的方面上,多方位的去思考,并从别的例子上举一反三。

像其中所讲的插值法,在先学习了拉格朗日插值法后,对其理解透彻,了解了其中的原理和思想,再学习之后的牛顿插值以及三次样条插值等等,都很容易的融会贯通,很容易的就理解了其中所想,他们的中心思想并没有多大的变化,但是使用的方式却是不同的,这不仅可以学习到其中心内容,还可以去学习他们的思考方式,每个不同的思考方式带来的都是不同的算法。

而在看待问题上,不同的思考方式总是可以快速的全方位的去看透彻问题,从而知道如何去解决。

在不断的学习中,知识在不断的获取,能力在不断的提升,同时在老师的不懈讲解下,我逐渐的发现数值分析所涵盖的知识面特别的广泛,而我所需要学习的地方也更加的多,自己的不足也在不断的体现,我知道这只是我刚刚接触到了数学的那一角,在以后我还会接触到更多,而这求知的欲望也在不停的驱赶我,学习的越多,对今后的生活才会有更大的帮助。

数值分析-第二章-学习小结

数值分析-第二章-学习小结

第2章线性方程组的解法--------学习小结一、本章学习体会本章主要学习的是线性方程组的解法。

而我们则主要学习了高斯消去法、直接三角分解法以及迭代法三种方法。

这三种方法的优缺点以及适用范围各有不同。

高斯消去法中,我们又学习了顺序高斯消去法以及列主元素高斯消去法。

顺序高斯消去法可以得到方程组的精确解,但要求系数矩阵的主对角线元素不为零,而且该方法的数值稳定性没有保证。

但列主元素高斯消去法因为方程顺序的调整,其有较好的数值稳定性。

直接三角分解法中,我们主要学习了Doolitte分解法与Crout分解法。

其思想主要是:令系数矩阵A=UL,其中L为下三角矩阵,U是上三角矩阵,为求AX=b 的解,则引进Ly=b,Ux=y两个方程,以求X得解向量。

这种方法计算量较小,但是条件苛刻,且不具有数值稳定性。

迭代法(逐次逼近法)是从一个初始向量出发,按照一定的计算格式,构造一个向量的无穷序列,其极限才是所求问题的精确解,只经过有限次运算得不到精确解。

该方法要求迭代收敛,而且只经过有限次迭代,减少了运算次数,但是该方法无法得到方程组的精确解。

二、本章知识梳理针对解线性方程组,求解线性方程组的方法可分为两大类:直接法和迭代法,直接法(精确法):指在没有舍入误差的情况下经过有限次运算就能得到精确解。

迭代法(逐次逼近法):从一个初始向量出发,按照一定的计算格式,构造一个向量的无穷序列,其极限才是所求问题的精确解,只经过有限次运算得不到精确解。

我们以前用的是克莱姆法则,对于计算机来说,这种方法运算量比较大,因此我们学习了几种减少运算次数的方法,有高斯消去法、直接三角分解法,同时针对病态方程组,也提出了几种不同的解法。

2.1 Gauss消去法Gauss消去法由消元和回代两个过程组成,消元过程是指针对方程组的增广矩阵,做有限次初等行变化,使它系数矩阵变为上三角矩阵。

2.1.1顺序Gauss消去法消元过程:对于K=1,2,3…,n-1执行(1)如果,则算法失效,停止计算;否则转(2)(2)对于计算回代过程:综上:顺序Gauss消去法的数值稳定性是没有保证的。

数值分析绪论-学习小结

数值分析绪论-学习小结

第1章绪论--------学习小结一、本章学习体会本章是对《数值分析》这本书的简单阐述和对入门基础的介绍,其中最大的收获就要是范数和算法了。

1.范数是进入研究生以来,学的一个新的数学概念,用于定义向量或者矩阵的大小即向量或者矩阵的模,又由于其正定性,可让我们联想到计算方阵大小的行列式的绝对值即)(A。

范数的其难点:①范数是一个比较抽象的概念,我们无法通过想象确定它是某一个确定的范畴;②范数存在的现实意义,由于我们所学所指的有限,我们无从知道范数的现实意义,无法加深对其的理解;③范数用于定义向量、矩阵的大小,有时是不固定的。

在解决问题时,如何找到恰当的范数是至关重要的。

2.数值计算的算法问题用数值计算方法求解数值问题是通过具体的算法实现的。

所谓算法就是规定了怎样从输入数据计算出数值问题的解得一个有限的基本运算序列。

①“良态”问题和“病态”问题:在适定的情况下,若对于原始数据很小的变化δX,对应的参数误差δy也很小,则称该数学问题是良态问题;若δy很大,则称为病态问题。

病态问题中解对于数据的变化率都很大,因此数据微小变化必将导致参数模型精确解的很大变化。

数学问题的性态完全取决于该数学问题本身的属性,在采用数值方法求解之前就存在,与数值方法无关。

②稳定算法和不稳定算法:如果用数值方法计算时,误差在计算过程中不扩散的算法称为稳定算法。

否则称为不稳定算法。

在遇到问题是,要尽量选择稳定算法进行计算。

③数值计算应注意的问题:避免相近二数相减;避免小分母;避免大数吃小数;选用稳定的算法。

二、 本章知识梳理三、 本章思考题1.对于范数的引入:方阵行列式的绝对值是一个范数。

范数 有绪论研究对象误差算法范数研究用计算机求解各种数学问题的数值计算方法及其理论与软件实现误差算法 来源分类模型误差 观测误差 截断误差 舍入误差 绝对误差相对误差设计算法五原则1.避免相近两数相减2.防止大数吃小数3.减少计算次数,差积累4.避免绝对值小的数做除数5.设法控制误差的传播向量范数矩阵范数点儿类似于方阵行列式的绝对值,是否范数的引入来源于此,如果不是,它是如何引入的呢?2.矩阵的奇异与否与其范数有何关系?3.遇到数值问题时,具体的算法该如何选择?在没有精确值的情况、两个算法都得到收敛的、稳定的结果时,该如何判断哪一个值更准确、更接近于精确值? 四、 本章测验题已知:A=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡123654321,⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=456x 试求:),2,1(x p ∞=p 以及F A A A ∞,1。

数值分析-第二章小结

数值分析-第二章小结

第二章 线性方程组的数值解法-------学习小结姓名 班级 学号 一、本章学习体会通过本章的学习,我了解了线性方程组的不同解法,切实体会到了不同的计算方法对计算结果的影响。

求解线性方程组的方法可分为两大类:直接方法和迭代方法。

直接方法在解一般的线性方程组的时候比较简便,使用此方法经过有限次运算就可得到方程组的解。

然而迭代法是要构造一个无限的向量序列,其极限是方程组的解向量,它适用于求解大型稀疏线性方程组。

总的来说,直接方法和迭代法各有优点与不足,在解线性方程组的时候,我们要根据具体的线性方程组的特点来选择合适的解法,这样我们才能快速准确的得到方程组的解。

因此,我们要熟悉书中介绍的各类线性方程组的解法,同时要善于思考、总结,在使用各种方法求解的同时尽量提出自己独特的见解,通过不断练习计算,使自己的能力得到提高。

二、本章知识梳理线性方程组的求解方法分为直接法和迭代法两种,Gramer (克莱姆)法是直接法的一种,但由于其计算量比较大,在世界工作中其效率比较低、经济效益差,所以此方法我们很少使用,本章主要介绍其他的计算方法。

2.1 Gauss 消去法Gauss (高斯)消去法由消元和回代两个过程组成。

消元过程就是对方程组的增广矩阵做有限次的初等行变换,使它的系数矩阵部分变换为上三角阵。

所用的初等行变换主要有两种:第一种,交换两行的位置;第二种,用一个数乘某一行加到另一行上。

回代过程就是先由方程组的最后一个方程解出n x ,然后通过逐步回代,依次求出1n x -,2n x -,…,1x 。

这种Gauss 消去法可分为Gauss 消去法和列主元素Gauss 消去法两种。

2.1.1 顺序Gauss 消去法在Gauss 消去法的消元过程中对方程组的增广矩阵只做前述的第二种初等行变换就形成了顺序Gauss 消去法,其算法如下:记(1)ij ij a a = (i ,j=1,2,…,n )i i 1、 消元过程对于k=1,2,…,n-1执行 (1)如果()0k kka =,则算法失效,停止计算;否则转(2)。

数值分析 第二章 学习小结

数值分析 第二章 学习小结

第2章线性方程组的解法--------学习小结本章学习体会本章主要学习的是线性方程组的解法。

而我们则主要学习了高斯消去法、直接三角分解法以及迭代法三种方法。

这三种方法的优缺点以及适用范围各有不同。

高斯消去法中,我们又学习了顺序高斯消去法以及列主元素高斯消去法。

顺序高斯消去法可以得到方程组的精确解,但要求系数矩阵的主对角线元素不为零,而且该方法的数值稳定性没有保证。

但列主元素高斯消去法因为方程顺序的调整,其有较好的数值稳定性。

直接三角分解法中,我们主要学习了Doolitte分解法与Crout分解法。

其思想主要是:令系数矩阵A=UL,其中L为下三角矩阵,U是上三角矩阵,为求AX=b 的解,则引进Ly=b,Ux=y 两个方程,以求X得解向量。

这种方法计算量较小,但是条件苛刻,且不具有数值稳定性。

迭代法(逐次逼近法)是从一个初始向量出发,按照一定的计算格式,构造一个向量的无穷序列,其极限才是所求问题的精确解,只经过有限次运算得不到精确解。

该方法要求迭代收敛,而且只经过有限次迭代,减少了运算次数,但是该方法无法得到方程组的精确解。

二、本章知识梳理针对解线性方程组,求解线性方程组的方法可分为两大类:直接法和迭代法,直接法(精确法):指在没有舍入误差的情况下经过有限次运算就能得到精确解。

迭代法(逐次逼近法):从一个初始向量出发,按照一定的计算格式,构造一个向量的无穷序列,其极限才是所求问题的精确解,只经过有限次运算得不到精确解。

我们以前用的是克莱姆法则,对于计算机来说,这种方法运算量比较大,因此我们学习了几种减少运算次数的方法,有高斯消去法、直接三角分解法,同时针对病态方程组,也提出了几种不同的解法。

Gauss消去法Gauss消去法由消元和回代两个过程组成,消元过程是指针对方程组的增广矩阵,做有限次初等行变化,使它系数矩阵变为上三角矩阵。

顺序Gauss消去法消元过程:对于K=1,2,3…,n-1执行如果,则算法失效,停止计算;否则转(2)对于计算回代过程:综上:顺序Gauss消去法的数值稳定性是没有保证的。

数值分析总结汇报

数值分析总结汇报

数值分析总结汇报数值分析总结汇报数值分析是一门研究使用数值方法处理数学问题的学科,它在现代科学和工程领域中具有广泛的应用。

在这份汇报中,我将对我在数值分析课程中学到的知识和技能进行总结和归纳,同时分享我对该领域的理解和见解。

首先,在数值分析的学习过程中,我明白了数值方法是为了解决实际问题而发展起来的一套数学方法。

它利用数学模型和算法来近似求解复杂的数学问题,如线性方程组的求解、非线性方程的求根、数值积分和微分方程的数值解等。

我学会了根据实际问题的特点选择合适的数值方法,并利用计算机编程实现求解过程。

其次,我学会了如何对数值方法的误差进行分析和估计。

在数值计算中,存在着舍入误差和截断误差。

舍入误差是由于计算机只能表示有限位数的数字而导致的误差,而截断误差是由于应用了一些近似方法而产生的误差。

我学会了如何通过误差分析来评估数值方法的准确性和可靠性,并了解了误差的传播规律和控制方法。

另外,我在数值分析课程中还学习了数值线性代数的基本理论和方法。

线性代数在数值分析中起着重要的作用,它不仅可以用于描述和分析线性方程组的解空间,还可以应用于矩阵分解、特征值和特征向量的计算等问题。

我学会了使用高斯消元法、LU分解、QR分解等方法来求解线性方程组,并理解了这些方法的原理和应用条件。

此外,数值积分和数值微分也是数值分析的重要内容之一。

在数值积分方面,我学会了使用梯形公式、辛普森公式和龙贝格公式等方法进行复杂函数的数值积分,并了解了数值积分的收敛性和误差估计。

在数值微分方面,我掌握了前向差分、中心差分和后向差分等方法来计算函数的导数,并了解了数值微分的稳定性和收敛性。

最后,数值分析在实际问题中有着广泛的应用。

它可以用于求解工程问题、经济问题、物理问题等领域中的数学模型。

例如,利用有限元法可以求解结构力学中的应力、应变分布;利用数值模拟可以研究流体力学中的流动和传热问题。

我认识到数值分析是一种强有力的工具,可以帮助科学家和工程师解决很多实际问题。

数值分析复习总结

数值分析复习总结

数值分析复习总结数值分析课本重点知识点第一章P4定义一P5定义二P6定理1P7例题3P10条件数(1)绝对误差(限)和相对误差(限)公式(2)有效数字(3)条件数及其公式第二章P26定理2(以及余项推导过程)P36两个典型的埃尔米特插值(1)拉格朗日插值多项式(包括其直线公式和抛物线公式)(2)插值余项推导及误差分析(估计)(3)两个典型的埃尔米特插值(4)三次样条插值的概念第三章P63例题3(1)最佳平方逼近公式的计算(2)T3(x)的表达式第四章P106复合梯形公式P107复合辛普森求积公式P108例题3(1)复合公式及其余项(2)判断一个代数的精确度第五章P162定义3向量的范数P165定理17P169定义8(1)左中右矩形公式(2)LU分解(3)谱半径和条件数(4)向量的范数第六章P192定理9第1条P192例题8第七章P215不动点和不动点迭代法P218定理3P228弦截法P229定理6第九章P280欧拉法与后退欧拉法P283改进欧拉公式数值分析课后点题答案第一章数值分析误差第二章插值法第三章函数逼近所以无解19。

观测物体的直线运动,得出以下数据:时间t(s) 0 0.9 1.9 3.0 3.9 5.0 距离s(m)10305080110求运动方程。

解:被观测物体的运动距离与运动时间大体为线性函数关系,从而选择线性方程 s a bt =+ 令{}1,span t Φ=22012201016,53.63,(,)14.7,(,)280,(,)1078,s s =====则法方程组为614.728014.753.631078a b = ??? ?从而解得7.85504822.25376a b =-??=? 故物体运动方程为22.253767.855048S t =-20。

已知实验数据如下:i x 19 25 31 38 44 j y19.032.349.073.397.8用最小二乘法求形如2s a bx =+的经验公式,并计算均方误差。

数学分析第二章知识点总结(通用3篇)

数学分析第二章知识点总结(通用3篇)

数学分析第二章知识点总结(通用3篇)数学分析第二章知识点总结篇11.无理数⑴无理数:无限不循环小数⑵两个无理数的和还是无理数2.平方根⑴算术平方根、平方根一个正数有两个平方根,0只有一个平方根,它是0本身;负数没有平方根。

⑵开平方:求一个数的平方根的运算叫开平方被开方数3.立方根⑴立方根,如果一个数x的立方等于a,即,那么这个数x就叫a 的立方根.⑵正数的立方根是正数,负数的立方根是负数,0的立方根是0.⑶开立方、被开方数4.公园有多宽求根式、估算根式、根据面积求边长5.实数的运算运算法则(加、减、乘、除、乘方、开方)运算定律(五个-加法[乘法]交换律、结合律;[乘法对加法的]分配律) 运算顺序:A.高级运算到低级运算;B.(同级运算)从"左"到"右"(如5÷×5);C.(有括号时)由"小"到"中"到"大"。

6.实数的概念是每年中考的必考知识点,尤其是相反数、倒数和绝对值都是高频考点。

我们不仅需要会求一个数的相反数,求一个数的倒数,求一个数的绝对值;还要注意0是没有倒数的,倒数等于它本身的有±1,相反数等于它本身的只有0。

7.科学记数法可以说是是每年中考的必考题,在解决具体问题时,需要记清楚相关概念;另外注意单位换算。

对于近似数和精确度需要注意的是带计算单位的数的精确度,需要统一为以“个”为计算单位的数,再来确定。

8.科学记数法可以说是是每年中考的必考题,在解决具体问题时,需要记清楚相关概念;另外注意单位换算。

对于近似数和精确度需要注意的是带计算单位的数的精确度,需要统一为以“个”为计算单位的数,再来确定。

9.实数比较大小也是中考热点,主要方法可用数轴比较法、估算法和作差法。

至于倒数法和平方法不是很常见,所以只需简单了解即可。

10.计算是数学的基础,也是我们解决问题的必要手段。

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第2章线性方程组的解法--------学习小结一、本章学习体会本章主要学习的是线性方程组的解法。

而我们则主要学习了高斯消去法、直接三角分解法以及迭代法三种方法。

这三种方法的优缺点以及适用范围各有不同。

高斯消去法中,我们又学习了顺序高斯消去法以及列主元素高斯消去法。

顺序高斯消去法可以得到方程组的精确解,但要求系数矩阵的主对角线元素不为零,而且该方法的数值稳定性没有保证。

但列主元素高斯消去法因为方程顺序的调整,其有较好的数值稳定性。

直接三角分解法中,我们主要学习了Doolitte分解法与Crout分解法。

其思想主要是:令系数矩阵A=UL,其中L为下三角矩阵,U是上三角矩阵,为求AX=b 的解,则引进Ly=b,Ux=y 两个方程,以求X得解向量。

这种方法计算量较小,但是条件苛刻,且不具有数值稳定性。

迭代法(逐次逼近法)是从一个初始向量出发,按照一定的计算格式,构造一个向量的无穷序列,其极限才是所求问题的精确解,只经过有限次运算得不到精确解。

该方法要求迭代收敛,而且只经过有限次迭代,减少了运算次数,但是该方法无法得到方程组的精确解。

二、本章知识梳理针对解线性方程组,求解线性方程组的方法可分为两大类:直接法和迭代法,直接法(精确法):指在没有舍入误差的情况下经过有限次运算就能得到精确解。

迭代法(逐次逼近法):从一个初始向量出发,按照一定的计算格式,构造一个向量的无穷序列,其极限才是所求问题的精确解,只经过有限次运算得不到精确解。

我们以前用的是克莱姆法则,对于计算机来说,这种方法运算量比较大,因此我们学习了几种减少运算次数的方法,有高斯消去法、直接三角分解法,同时针对病态方程组,也提出了几种不同的解法。

Gauss消去法Gauss消去法由消元和回代两个过程组成,消元过程是指针对方程组的增广矩阵,做有限次初等行变化,使它系数矩阵变为上三角矩阵。

顺序Gauss消去法消元过程:对于K=1,2,3…,n-1执行(1)如果a aa(a)=0,则算法失效,停止计算;否则转(2)(2)对于a=a+1,a+2,…,a计算a aa=a aa(a)a aa(a)⁄a aa(a+1)=a aa(a)−a aa a aa(a) (a=a+1,a+2,…,a)a a(a+1)=a a(a)−a aa a a(a)回代过程:a a=a a(a)a aa(a)⁄a a=(a a(a)−∑a aa(a)a aaa=a+1)a aa(a)⁄ (a=a−1,a−2, (1)综上:顺序Gauss消去法的数值稳定性是没有保证的。

列主元Gauss消去法1.消元过程对于K=1,2,3…,n-1执行(1)选行号a a,使得|a aa (a)|=aaaa≪a≪a|a aa(a)|(2)交换a kj(k)与a ik (k)(j=k,k+1,…,n)以及bk(k)与bi k(k)所含的数值。

(3)对于a=a+1,a+2,…,a计算a aa=a aa(a)a aa(a)⁄a aa(a+1)=a aa(a)−a aa a aa(a) (a=a+1,a+2,…,a)a a(a+1)=a a(a)−a aa a a(a)回代过程:a a=a a(a)a aa(a)⁄a a=(a a(a)−∑a aa(a)a aaa=a+1)a aa(a)⁄ (a=a−1,a−2, (1)经验证,列主元Gauss消元法有很好的数值稳定性。

直接三角分解法三角分解法的思想:系数矩阵A=UL,其中L为下三角矩阵,U是上三角矩阵,为求AX=b 的解,则引进Ly=b,Ux=y两个方程,以求X得解向量。

杜利特尔)分解L为单位下三角矩阵,U为上三角矩阵定理:矩阵A=[a ij]n×n(n≫2)有唯一的能进行Doolittle(杜利特尔)分解的充分必要条件是:A的前n-1个顺序主子式不等于0(1)A的Doolitte分解的计算公式对于k=1,2,…,n计算a aa=a aa−∑a aa a aaa−1a=1(a=a,a+1,…,a)a aa=(a aa−∑a aa a aaa−1a=1)a aa(a=a+1,a+2,…,a;a<a)⁄解的计算公式:y1=b1a a=a a−∑a aa a aa−1a=1(a=2,3,…,a)a a=a a a aa⁄a a=(a a−∑a aa a aaa=a+1)a aa (a=a−1,a−2, (1)⁄(2)选主元的Doolitte分解法:定理:若矩阵A∈R n×n非奇异,则存在置换矩阵Q,使得QA可做Doolitte分解,QA=LU,其中L是单位下三角矩阵,U是上三角矩阵。

只有矩阵A非奇异,则通过对A 做适当的行变换就可以进行Doolitte分解,而不必要求A的前n-1个顺序主子式不为0.进行选主元的Doolitte分解法具体算法如下:1)做分解QA=LU对于K=1,2,…,n 执行2)计算中间量a a=a aa−∑a aa a aa(a=a,a+1,…,a)a−1a=1选行号i k,使得|a aa |=aaaa≤a≤a|a a|,令M k=i l若i k=k,则转下一步,否则交换a aa与a aa a(t=1,2,…k-1)、a aa与a aa a(t=k,k+1,…n)以及a a与a aa所含的数值,转下一步计算a kk=s k a aa=a aa−∑a aa a aaa−1a=1(a=a+1,…,a;a<a)a aa=(a aa−∑a aa a aaa−1a=1)a aa(a=a+1,a+2,…,a;a<a)⁄3)求Qb对于K=1,2,…,n-1 执行t=M k交换b k与b t所含的数值4)求解Ly=Qb和Ux=yy1=b1a a=a a−∑a aa a aa−1a=1(a=2,3,…,a)a a=a a a aa⁄a a=(a a−∑a aa a aaa=a+1)a aa (a=a−1,a−2, (1)⁄克劳特)分解L为下三角矩阵,U为单位上三角矩阵推论:矩阵A=[a ij]n×n(n≫2)有唯一的能进行Crout(克劳特)分解分解的充分必要条件是:A的前n-1个顺序主子式不等于0A的Crout(克劳特)分解的计算公式对于k=1,2,…n计算a aa=a aa−∑a aa a aaa−1a=1(a=a,a+1,…,a)a aa=(a aa−∑a aa a aaa−1a=1)a aa(a=a+1,a+2,…,a;a<a)⁄解的计算公式:a1=a1a11⁄a a=(a a−∑a aa a aa−1a=1)a aa⁄(a=2,3,…,a)a a=a aa a=a a−∑a aa a aaa=a+1(a=a−1,a−2, (1)三角分解法解带状线性方程组定理:(1)A=[a ij]n×n是上半带宽为s,下半带宽为r的带状矩阵(2)A的前n-1个顺序主子式均不为零则A有唯一的Doolitte分解A=LU,其中L是下半带宽为r的单位下三角矩阵,U是上半带宽为s的上三角矩阵。

(1)作分解A=LU对于k=1,2,…,n计算a aa =a aa −∑a aa a aa a −1a =max (1,a −a ,a −a )(a=a .a +1,…,min (a +a ,a ))a aa=(a aa −∑a aa a aa a −1a =max (1,a −a ,a −a ))a aa (a =a +1,a +2,…,min (a +a ,a );a <a )⁄(2)求解Ly=b,Ux=yy 1=b 1a a =a a −∑a aa a a a −1a =max (1,a −a )(a =2,3,…,a )a a =a a a aa ⁄a a =(a a −∑a aa a a min (a +a ,a )a =a +1)a aa (a =a −1,a −2,…,1)⁄迭代法迭代法(逐次逼近法):从一个初始向量出发,按照一定的计算格式,构造一个向量的无穷序列,其极限才是所求问题的精确解,只经过有限次运算得不到精确解。

迭代法的一般形式及其收敛性 (1)一般形式:Λ,2,1,0,)()1(=+=+k d X G Xk kG 为迭代矩阵(2)向量顺序的收敛:(1)按坐标收敛;(2)按范数收敛。

(3)矩阵序列的收敛 (4)迭代公式的收敛性1.向量序列的收敛(极限)(1)定义:设向量ΛΛ,2,1,0,),,,()()(2)(1)(==k x x x XT k n k k k 若ni x x i k ik ,,2,1,lim *)(Λ==∞→(按坐标收敛),则称序列{})(k X收敛于X *,记为*)(lim X Xk k =∞→.⇔=∞→*)(lim X X k k *)(lim i k ik x x =∞→⇔0lim *)(=-∞→X X k k(2)向量序列收敛的充要条件*)(lim X X k k =∞→0lim *)(=-⇔∞→X X k k(3)矩阵序列的极限,n m k C A ⨯∈],[)(k ij k a A =若,,,2,1,,,2,1,lim )(n j m i a a ij k ijk ΛΛ===∞→则称][ij a A =为矩阵序列}{k A 的极限,记作:A A k k =∞→lim迭代收敛的条件 (1)谱半径(2)迭代收敛的充要条件 (3)迭代收敛的充分条件 (4)迭代终止的条件 迭代(1)分量形式i n in i ii i i b x a x a x a x a =++++Λ2211)(1∑≠-=i j j ij i ii i x a b a x n i x a b a x i j k j ij i ii k i,,2,1),(1)()1(Λ=-=∑≠+ n i x a b a x ij k j ij i ii k i,,2,1),(1)()1(Λ=-=∑≠+ (2)矩阵形式b D X A D I X k k 1)(1)1()(--++-=(3)Jacobi 迭代矩阵)(11U L D A D I G J +-=-=--A=D-(-L-U ) 迭代(异步迭代法) (1)分量形式n i x a x a b a x i j ni j k j ij k j ij i ii k i,,2,1),(1111)()1()1(Λ=--=∑∑-=+=++ n i x a x a b a x i j n i j k j ij k j ij i ii k i,,2,1),(1111)()1()1(Λ=--=∑∑-=+=++ (2)矩阵形式Λ,2,1,0,)()1(=+=+k d GX X k k b L D Ux D L x k k 1)(1)1()()(--++++-=(3)GS 迭代矩阵U D L G G 1)(-+-=A=(D+L)-(-U)U D L G G 1)(-+-=逐次超松弛迭代法(SOR 迭代) (1)分量形式⎪⎩⎪⎨⎧+-=--=++-=+=++∑∑)1()()1(111)()1()1(~)1()(1~k i k i k ii j ni j k j ij k j ij i ii k ix x x x a x a b a x ωω (2)计算公式])11([111)()()1()1(iii i j ni j k i k jiiijk jiiijk ia bx x aa x a a x ∑∑-=+=+++----=ωω(3)矩阵形式b D UX D LX D X k k k 1)(1)1(1)1(~--+-++--=)1()()1(~)1(+++-=k k k XXXωωb L D X U D L D X k k 1)(1)1()1(])11[()1(--++++-+-=ωωωb L D X U D L D Xk k 1)(1)1()1(])11[()1(--++++-+-=ωωω(4)SOR 迭代矩阵])11[()1(1U D L D G S +-+-=-ωωω>1, 逐次超松弛迭代法 ω<1, 逐次低松弛迭代法 ω=1, GS 迭代法U D L D A +-++=)11(1ωω])11([1U D L D ----+=ωω三、本章思考题Jacobi 迭代、Gauss-Seidel 迭代、逐次超松弛迭代法三种迭代方法,各有其优缺点以及适用范围,能否将三种方法有机结合,从而得到一个新的算法,使其适用范围和计算精度有所提升思路:使用类似加权平均的方法将三种方法的计算公式结合,已达到预期目标。

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