數值分析試卷

2023-01-06 04:42:03 字數 3029 閱讀 2962

第一套一、(8分)用列主元素消去法解下列方程組:

二、(10分)依據下列資料構造插值多項式:y(0)=1,y(1)= —2,(0)=1, (1)=—4

三、(12分)分別用梯形公式和辛普生公式構造復化的梯形公式、復化的辛普生公式並利用復化的梯形公式、復化的辛普生公式計算下列積分:

n=4四、(10分)證明對任意引數t,下列龍格-庫塔方法是二階的。

五、(14分)用牛頓法構造求公式,並利用牛頓法求。保留有效數字五位。

六、(10分)方程組ax=b 其中a= 試就ax=b建立雅可比迭代法和高斯-賽德爾迭代法,並討論a取何值時迭代收斂。

七、(10分)試確定常數a,b,c,a,使得數值積分公式有盡可能多的代數精確度。並求該公式的代數精確度。

八、證明: 其中a為矩陣,v為向量.

第二套 一、(8分)用列主元素消去法解下列方程組:

一、解:(8分)

增廣矩陣

(4分)

解得:x1=2/3, 7/6 x2=-1/3 x3=1./28分)

二、(12分)依據下列資料構造插值多項式:y(0)=(0)=0,

y(1)=(1)= 1,y(2)=1

二、解:(12分)

注:直接待定係數簡單,或者用牛頓茶商

設 p(x)=0(x)y(0)+1(x) y(1)+2(x)y(2)+0(x) y』(0)+1(x) y』(1) (4分)

解得1(x)=x2(x-2)2 2(x)=(1/12)x2(x-1)2 1(x)=-x2(x-1)(x-2) (4分)

p(x)= 1(x) y(1)+2(x)y(2)+1(x) y』(1)= 1(x) +2(x)+1(x)

= x2(x-2)2+(1/12)x2(x-1)2 +x2(x-1)(x-24分)

三、(14分)分別用梯形公式和辛普生公式構造復化的梯形公式、復化的辛普生公式,並利用復化的梯形公式、復化的辛普生公式及其下表計算下列積分:

三、解:(14分) 推證復化的梯形公式 (3分)

推證復化的辛普生公式 (3分)

利用復化的梯形公式=0.96593

利用復化的辛普生公式=1.000003

四、(12分)證明下列龍格-庫塔方法是三階的。

四、(12分)證明:

k3=f(xn,yn)+2h/3f』(xn,yn)+(2h/3)2f』』(xn,yn)/2+0(h2) (4分

yn+1=yn+h/4(3 k3+k1)= yn+ h f(xn,yn)+h2f』(xn,yn)/2+h3/6f』』(xn,yn) +0(h3) (8分

yn+1*= yn+ h yn』 +h2yn』』/2+h3/6 yn』』』 +0(h3)

yn+1 -yn+1*=0(h3)

則該公式是三階的12分

五、(10分)試確定常數a,b,c使得數值積分公式

有盡可能多的代數精確度。並求該公式的代數精確度。

五、解:(10分) 將1,x,x2代入原式得a+b+c=2 b+2c=2 b+4c=8/3

解得:a=1/3, b=4/3 c =1/3

8分代數精確度為2? 310分)。

六、(14分)用牛頓法構造求公式,驗證其收斂性。並求1/ e(保留4位有效數字)。

六、證明:(14分)1/x-c=0

xk+1=xk-=xk(2-cxk)

xk+1-1/c=-c(xk-1/c)2

設rk=1-cxk rk+1=rk2 反覆遞推 rk=(8分

若選初值0用牛頓法構造求1/ ex5=0.367914分)

七、證明:設非負函式n(x)=為rn上任意向量範數,則n(x)是x分量x1,x2,…xn的連續函式.

七、證明:設x=y4分

第三套一、 (10分)利用列主元素消去法解方程:

利用列主元素消去法解方程:

解:5分)

x1=139/20, x2=5/2, x3=-3/2010分)

二、 (15分)證明下面龍格-庫塔方法是三階的:

證明下面龍格-庫塔方法是三階的:

證:(5分)

(9分)

(13分)

y(xn+1)- yn+1=o(h3) (15分)

三、 (10分)求3次插值多項式使:p(0)=3, p(1)=5,,,

解:設 (2分)

6分)3+4x-2x2+6x2(x-110分)

四、 (20分)確定下面公式中的a,b,使其代數精確度盡量高,並指出其代數精確度的次數:

解:將1,x,x2,,x3代入(4分)

得(10分)

a=b=1/2(15分)

將1,x,x2,,x3,x4,x5代入公式的兩端,可得該公式具有4次代數精確度。(20分)

五、(20分)分別利用梯形公式和simpson公式推導復化的梯形公式和simpson公式,並分別利用復化的梯形公式和simpson公式計算積分(n=8

證: 利用梯形公式推導復化的梯形公式(5分)

simpson公式推導復化simpson公式(10分)

解:利用復化的梯形公式(n=8) =17.22774 (15分)

simpson公式計算積分 (n=8)=17.32222 (20分)

六、(15分)用二分法求方程f(x)=x3+4x2-10在區間[1,1.5]上的根。(1)要得到具有3位有效數的近似根,須作幾次二分;(2)用二分法求具有3位有效數的近似根。

解:須作3次(5分)

將[1,1.5] [1,1.25], [1.25,1.5] f(1)<0, f(1.25) <0, (8分)

將[1.25,1.5] 二分為[1.25,1.375],[1.375,1.5] f(1.375) >0, (10分)

將[1.25,1.375]二分為[1.25,1.3125],[1.3125,1.375] f(1.3125) <0(12分)

[1.3125,1.375]的中點為方程f(x)=x3+4x2-10的近似根(15分)

七、(10分)設是中的任意範數,,則有

證: 設是的任意特徵值,x為相應的向量, (2分)

則, (8分)(10分)

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