第一章1.掌握四類誤差**:模型誤差,觀測誤差,截斷誤差,捨入誤差
2.減少誤差的幾個方法:
避免兩個相近數相減;避免大數」吃」小數的現象;避免除數的絕對值遠小於被除數的絕對值; 要簡化計算,減少運算次數,提高效率;選用數值穩定性好的演算法
3.計算,取,利用下列等式計算,哪乙個得到的結果最好?
, , ,。
解:設,
若,,則。
若通過計算y值,則
若通過計算y值,則
若通過計算y值,則
通過計算後得到的結果最好。
第2章:解線性方程組的直接方法
12.設,計算a的1範數,2範數,f-範數,範數解:
0.842 615 0
0.685 340 7
故0.827 853 1
18. 設,計算a的條件數和
解 故 =
39 205.9745
19.證明:如果a是正交矩陣,則.
證明因a正交,故,從而有
故1第3章:解線性方程組的直接方法
1.設線性方程組
(1)考察用雅可比迭代法,高斯-塞德爾迭代法解此方程組的收斂性;
(2) 用雅可比迭代法,及高斯-塞德爾迭代法解此方程組,寫出迭代格式,要求當時迭代停止.
解:(1)因為係數矩陣按行對角佔優,故雅可比迭代法,高斯-塞德爾迭代法均收斂.
(2) 雅可比迭代法的迭代格式是:
2.掌握三種最基本的迭代方法: 雅可比迭代法,高斯-塞德爾迭代法和鬆弛迭代法,三種迭代法收斂的收斂的充要條件是:迭代矩陣的譜半徑小於1.鬆弛法收斂的必要條件是鬆弛因子
3. 掌握課本第76頁幾個常用的收斂條件。
第四章:矩陣特徵值與特徵向量的計算。(不考試這章內容)
第五章插值法
1.當時,,求的二次插值多項式。
解:則二次拉格朗日插值多項式為
2.設為互異節點,求證:
(1)證明(1) 令
若插值節點為,則函式的次插值多項式為。
插值餘項為
又5設且求證:
解:令,以此為插值節點,則線性插值多項式為
=插值餘項為
9.證明
證明得證13.證明階均差有下列性質:
(1)若,則
(2)若,則
證明:(1)
得證。得證。
14.求及。
解: 若
則第六章:函式逼近 (內容待定)
第七章數值微分與數值積分
1.確定下列求積公式中的特定引數,使其代數精度盡量高,並指明所構造出的求積公式所具有的代數精度:
解:求解求積公式的代數精度時,應根據代數精度的定義,即求積公式對於次數不超過m的多項式均能準確地成立,但對於m+1次多項式就不準確成立,進行驗證性求解。
(1)若
令,則令,則
令,則從而解得
令,則故成立。
令,則故此時,
故具有3次代數精度。
(2)若
令,則令,則
令,則從而解得
令,則故成立。
令,則故此時,
因此,具有3次代數精度。
(3)若
令,則令,則
令,則從而解得
或令,則
故不成立。
因此,原求積公式具有2次代數精度。
(4)若
令,則令,則
令,則故有
令,則令,則
故此時,
因此,具有3次代數精度。
2.分別用梯形公式和辛普森公式計算下列積分:
解: 復化梯形公式為
復化辛普森公式為
復化梯形公式為
復化辛普森公式為
復化梯形公式為
復化辛普森公式為
復化梯形公式為
復化辛普森公式為
6。若用復化梯形公式計算積分,問區間應人多少等分才能使截斷誤差不超過?若改用復化辛普森公式,要達到同樣精度區間應分多少等分?
解:採用復化梯形公式時,餘項為
又, 故
. 若,則
當對區間進行等分時,故有
因此,將區間213等分時可以滿足誤差要求.
採用復化辛普森公式時,餘項為
又 若,則
當對區間進行等分時.
故有因此,將區間8等分時可以滿足誤差要求。
7. 試確定下列求積公式
中的待定引數a,b和c, 使其代數精確度盡量高,並指出公式具有幾次代數精確度,它是否是gauss型求積公式
解:記因為,
要使求積公式具有盡可能高的代數精確度,a,b,c必須滿足方程組
.求解得所以當時,求積公式的代數精確度最高.又因為
故此求積公式具有5次代數精確度,它是gauss型求積公式
8.求解下列超定方程組的最小二乘解
。 9. 用雅可比迭代與高斯-賽德爾迭代解線形方程組ax=b,證明若取,則兩種方法均收斂,試比較哪種方法收斂快?
10。直接驗證柯特斯教材公式(2。4)具有5交代數精度。
證明:柯特斯公式為
令,則令,則
令,則令,則
令,則令,則
令,則因此,該柯特斯公式具有5次代數精度。
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