计算方法_李桂成_习题答案

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计算方法的课后答案

《计算方法》习题答案 第一章 数值计算中的误差 1.什么是计算方法?(狭义解释) 答:计算方法就是将所求的的数学问题简化为一系列的算术运算和逻辑运算,以便在计算机上编程上机,求出问题的数值解,并对算法的收敛性、稳定性和误差进行分析、计算。 2.一个实际问题利用计算机解决所采取的五个步骤是什么? 答:一个实际问题当利用计算机来解决时,应采取以下五个步骤: 实际问题→建立数学模型→构造数值算法→编程上机→获得近似结果 4.利用秦九韶算法计算多项式4)(5 3 -+-=x x x x P 在3-=x 处的值,并编程获得解。 解:400)(2 3 4 5 -+?+-?+=x x x x x x P ,从而 所以,多项式4)(5 3 -+-=x x x x P 在3-=x 处的值223)3(-=-P 。 5.叙述误差的种类及来源。 答:误差的种类及来源有如下四个方面: (1)模型误差:数学模型是对实际问题进行抽象,忽略一些次要因素简化得到的,它是原始问题的近似,即使数学模型能求出准确解,也与实际问题的真解不同,我们把数学模型与实际问题之间存在的误差称为模型误差。 (2)观测误差:在建模和具体运算过程中所用的一些原始数据往往都是通过观测、实验得来的,由于仪器的精密性,实验手段的局限性,周围环境的变化以及人们的工作态度和能力等因素,而使数据必然带有误差,这种误差称为观测误差。 (3)截断误差:理论上的精确值往往要求用无限次的运算才能得到,而实际运算时只能用有限次运算的结果来近似,这样引起的误差称为截断误差(或方法误差)。 (4)舍入误差:在数值计算过程中还会用到一些无穷小数,而计算机受机器字长的限制,它所能表示的数据只能是一定的有限数位,需要把数据按四舍五入成一定位数的近似的有理数来代替。这样引起的误差称为舍入误差。 6.掌握绝对误差(限)和相对误差(限)的定义公式。 答:设* x 是某个量的精确值,x 是其近似值,则称差x x e -=* 为近似值x 的绝对误差(简称误差)。若存在一个正数ε使ε≤-=x x e * ,称这个数ε为近似值x 的绝对误差限(简称误差限或精度)。 把绝对误差e 与精确值* x 之比* **x x x x e e r -==称为近似值x 的相对误差,称

计算方法——第二章——课后习题答案刘师少

2.1 用二分法求方程013=--x x 在[1, 2]的近似根,要求误差不超过3102 1-?至少要二分多少? 解:给定误差限ε=0.5×10-3,使用二分法时,误差限为 )(211*a b x x k k -≤-+ 只要取k 满足ε<-+)(2 11 a b k 即可,亦即 96678.912lg 10lg 35.0lg 12lg lg )lg(=-+-=---≥εa b k 只要取n =10. 2.3 证明方程1 -x –sin x =0 在区间[0, 1]内有一个根,使用二分法求误差不超过 0.5×10-4的根要二分多少次? 证明 令f (x )=1-x -sin x , ∵ f (0)=1>0,f (1)=-sin1<0 ∴ f (x )=1-x -sin x =0在[0,1]有根.又 f '(x )=-1-c os x<0 (x ∈[0.1]),故f (x ) 在[0,1]单调减少,所以f (x ) 在区间 [0,1]内有唯一实根. 给定误差限ε=0.5×10-4,使用二分法时,误差限为 )(211*a b x x k k -≤-+ 只要取k 满足ε<-+)(211 a b k 即可,亦即 7287.1312 lg 10lg 45.0lg 12lg lg )lg(=-+-=---≥εa b k 只要取n =14. 2.4 方程0123=--x x 在x =1.5附近有根,把方程写成四种不同的等价形式,并建立相应的迭代公式: (1)211x x +=,迭代公式2111k k x x +=+ (2)231x x +=,迭代公式3211k k x x +=+ (3)112-=x x ,迭代公式111-=+k k x x (4)13-=x x ,迭代公式131-=+k k x x 试分析每种迭代公式的收敛性,并选取一种收敛迭代公式求出具有四位有效数字的近似根。 解:(1)令211)(x x f + =,则3 2)(x x f -=',由于 159.05.112)(33<≈≤='x x f ,因而迭代收敛。 (2)令321)(x x f +=,则322)1(3 2)(-+='x x x f ,由于

《数值计算方法》试题集及答案

《数值计算方法》复习试题 一、填空题: 1、????? ?????----=410141014A ,则A 的LU 分解为 A ??? ?????????=? ?????????? ?。 答案: ?? ????????--??????????--=1556141501 4115401411A 2、已知3.1)3(,2.1)2(,0.1)1(===f f f ,则用辛普生(辛卜生)公式计算求得 ?≈3 1 _________ )(dx x f ,用三点式求得≈')1(f 。 答案:, 3、1)3(,2)2(,1)1(==-=f f f ,则过这三点的二次插值多项式中2 x 的系数为 , 拉格朗日插值多项式为 。 答案:-1, )2)(1(21 )3)(1(2)3)(2(21)(2--------= x x x x x x x L 4、近似值*0.231x =关于真值229.0=x 有( 2 )位有效数字; 5、设)(x f 可微,求方程)(x f x =的牛顿迭代格式是( ); ( 答案 )(1)(1n n n n n x f x f x x x '--- =+ 6、对1)(3 ++=x x x f ,差商=]3,2,1,0[f ( 1 ),=]4,3,2,1,0[f ( 0 ); 7、计算方法主要研究( 截断 )误差和( 舍入 )误差; 8、用二分法求非线性方程 f (x )=0在区间(a ,b )内的根时,二分n 次后的误差限为 ( 1 2+-n a b ); 9、求解一阶常微分方程初值问题y '= f (x ,y ),y (x 0)=y 0的改进的欧拉公式为

( )] ,(),([2111+++++=n n n n n n y x f y x f h y y ); 10、已知f (1)=2,f (2)=3,f (4)=,则二次Newton 插值多项式中x 2系数为( ); 11、 两点式高斯型求积公式?1 d )(x x f ≈( ?++-≈1 )] 321 3()3213([21d )(f f x x f ),代数精 度为( 5 ); 12、 解线性方程组A x =b 的高斯顺序消元法满足的充要条件为(A 的各阶顺序主子式均 不为零)。 13、 为了使计算 32)1(6 )1(41310-- -+-+ =x x x y 的乘除法次数尽量地少,应将该表 达式改写为 11 ,))64(3(10-= -++=x t t t t y ,为了减少舍入误差,应将表达式 19992001-改写为 199920012 + 。 14、 用二分法求方程01)(3 =-+=x x x f 在区间[0,1]内的根,进行一步后根的所在区间 为 ,1 ,进行两步后根的所在区间为 , 。 15、 、 16、 计算积分?1 5 .0d x x ,取4位有效数字。用梯形公式计算求得的近似值为 ,用辛卜 生公式计算求得的近似值为 ,梯形公式的代数精度为 1 ,辛卜生公式的代数精度为 3 。 17、 求解方程组?? ?=+=+042.01532121x x x x 的高斯—塞德尔迭代格式为 ?????-=-=+++20/3/)51()1(1)1(2)(2)1(1 k k k k x x x x ,该迭 代格式的迭代矩阵的谱半径)(M ρ= 121 。 18、 设46)2(,16)1(,0)0(===f f f ,则=)(1x l )2()(1--=x x x l ,)(x f 的二次牛顿 插值多项式为 )1(716)(2-+=x x x x N 。 19、 求积公式 ?∑=≈b a k n k k x f A x x f )(d )(0 的代数精度以( 高斯型 )求积公式为最高,具 有( 12+n )次代数精度。

计算方法练习题与答案

练习题与答案 练习题一 练习题二 练习题三 练习题四 练习题五 练习题六 练习题七 练习题八 练习题答案 练习题一 一、是非题 1.–作为x的近似值一定具有6位有效数字,且其误差限。() 2.对两个不同数的近似数,误差越小,有效数位越多。() 3.一个近似数的有效数位愈多,其相对误差限愈小。()

4.用近似表示cos x产生舍入误差。 ( ) 5.和作为的近似值有效数字位数相同。 ( ) 二、填空题 1.为了使计算的乘除法次数尽量少,应将该表达式改写 为; 2.–是x舍入得到的近似值,它有位有效数字,误差限 为,相对误差限为; 3.误差的来源是; 4.截断误差 为; 5.设计算法应遵循的原则 是。 三、选择题 1.–作为x的近似值,它的有效数字位数为( ) 。 (A) 7; (B) 3; (C) 不能确定 (D) 5. 2.舍入误差是( )产生的误差。 (A) 只取有限位数 (B) 模型准确值与用数值方法求得的准确值 (C) 观察与测量 (D) 数学模型准确值与实际值 3.用 1+x近似表示e x所产生的误差是( )误差。 (A). 模型 (B). 观测 (C). 截断 (D). 舍入 4.用s*=g t2表示自由落体运动距离与时间的关系式 (g为重力加速度),s t是在时间t内的实际距离,则s t s*是()误差。 (A). 舍入 (B). 观测 (C). 模型 (D). 截断 5.作为的近似值,有( )位有效数字。 (A) 3; (B) 4; (C) 5; (D) 6。

四、计算题 1.,,分别作为的近似值,各有几位有效数字? 2.设计算球体积允许的相对误差限为1%,问测量球直径的相对误差限最大为多少? 3.利用等价变换使下列表达式的计算结果比较精确: (1), (2) (3) , (4) 4.真空中自由落体运动距离s与时间t的关系式是s=g t2,g为重力加速度。现设g是精确的,而对t有秒的测量误差,证明:当t增加时,距离的绝对误差增加,而相对误差却减少。 5*. 采用迭代法计算,取 k=0,1,…, 若是的具有n位有效数字的近似值,求证是的具有2n位有效数字的近似值。 练习题二 一、是非题 1.单点割线法的收敛阶比双点割线法低。 ( ) 2.牛顿法是二阶收敛的。 ( ) 3.求方程在区间[1, 2]内根的迭代法总是收敛的。( ) 4.迭代法的敛散性与迭代初值的选取无关。 ( ) 5.求非线性方程f (x)=0根的方法均是单步法。 ( ) 二、填空题

数值计算方法习题答案(第二版)(绪论)

数值计算方法习题答案(第二版)(绪论)

数值分析 (p11页) 4 试证:对任给初值x 0, (0) a a >的牛顿 迭代公式 112(),0,1 ,2,......k a k k x x x k +=+= 恒成立下列关系式: 21 12(1)(,0,1,2,.... (2),1,2,...... k k k x k x a x a k x a k +-= -=≥= 证明: (1) ( 2 2 112222k k k k k k k k x a a x ax a x a x a x x x +-??-+-=+-== ? ?? (2) 取初值0 >x ,显然有0 >k x ,对任意0≥k , a a x a x x a x x k k k k k ≥+??? ? ??-=???? ??+=+2 12121 6 证明: 若k x 有n 位有效数字,则n k x -?≤ -1102 1 8, 而 ( )k k k k k x x x x x 28882182 1-=-??? ? ??+=-+ n n k k x x 21221102 1 5.221041 85 .28--+?=??<-∴>≥ 1 k x +∴必有2n 位有效数字。

8 解: 此题的相对误差限通常有两种解法. ①根据本章中所给出的定理: (设x 的近似数* x 可表示为m n a a a x 10......021* ?±=,如果* x 具有l 位有效数字,则其相对误差限为 ()11 * *1021 --?≤ -l a x x x ,其中1 a 为* x 中第一个非零数) 则7 .21 =x ,有两位有效数字,相对误差限为 025.0102 21 111=??≤--x x e 71 .22=x ,有两位有效数字,相对误差限为 025.0102 21 122=??≤--x x e 3 2.718 x =,有两位有效数字,其相对误差限为: 00025.0102 21 333=??≤--x e x ②第二种方法直接根据相对误差限的定义式求解 对于7 .21 =x ,0183.01 <-e x ∴ 其相对误差限为00678.07 .20183.01 1≈<-x e x 同理对于71 .22 =x ,有 003063.071 .20083 .022≈<-x e x

计算方法_李桂成_期末复习要点

数值分析复习要点 引论 1 数值计算研究的对象与特点 计算方法研究的对象是专门研究各种数学问题的计算机解法(数值解法),包括方法的构造和求解过程的理论分析及软件实现,包括方法的收敛性、稳定性以及误差分析等. 计算方法即具有纯数学的抽象性与严密性的特点,又具有应用的广泛性与实验的技术性特点. 2 误差的概念 2.1 误差的来源 模型误差:数学模型的解与实际问题的解之间出现的误差,称为模型误差. 测量误差:在测量具体数据时产生的误差称为测量误差. 截断误差:数学模型的准确解与数值方法的准确解之间的误差称为截断误差. 舍入误差:由于计算机字长的限制而产生的误差,称为舍入误差. 2.2误差的度量 (1).绝对误差与绝对误差限 (2).相对误差与相对误差限 (3). 有效数字 2.3 误差的传播 和、差的误差限 不超过各误差限的和. 积、商的相对误差限不超过各相对误差限的和. 3 数值计算的若干原则 避免两相近数相减和绝对值太小的除数、简化计算步骤、使用数值稳定的算法 方程求根 1 二分法 用二分法求方程0)(=x f 的实根*x 的近似值,其主要思想是:将含有根*x 的隔离区间二分,通过判断二分点与边界点函数值的符号,逐步对半缩小隔离区间,直到缩小到满足精度要求为止,然后取 最后二分区间的中点为根*x 的近似值. 2 迭代法 一般地,为了求一元非线性方程 0)(=x f 的根,可以先将其转换为如下的等价形式 ()x x ?=然后构造迭代公式.()k k x x ?=+1 2,1,0=k 3 收敛性和收敛速度 (收敛性基本定理)的条件和结论 收敛速度的快慢可用收敛阶来衡量.(收敛阶)设序列{}∞=0k k x 收敛到 *x ,并记误差

数值计算方法习题答案(绪论,习题1,习题2)

引论试题(11页) 4 试证:对任给初值x 0, 0)a >的牛顿迭代公式 112(),0,1 ,2,......k a k k x x x k +=+= 恒成立下列关系式: 2112(1)(,0,1,2,.... (2)1,2,...... k k k x k x x k x k +-=≥= 证明: (1 )(2 2 11222k k k k k k k k x a x a x x x x x +-??-+=+= =? ?? (2) 取初值00>x ,显然有0>k x ,对任意0≥k , a a x a x x a x x k k k k k ≥+??? ? ??-=???? ??+=+2 12121 6 证明: 若k x 有n 位有效数字,则n k x -?≤ -1102 1 8, 而() k k k k k x x x x x 28882182 1-=-???? ??+=-+ n n k k x x 21221102 1 5.22104185 .28--+?=??<-∴>≥ 1k x +∴必有2n 位有效数字。 8 解: 此题的相对误差限通常有两种解法. ①根据本章中所给出的定理: (设x 的近似数* x 可表示为m n a a a x 10......021*?±=,如果* x 具有l 位有效数字,则其相对误差限为 ()11 * *1021 --?≤ -l a x x x ,其中1a 为*x 中第一个非零数) 则7.21=x ,有两位有效数字,相对误差限为

025.0102 21 111=??≤--x x e 71.22=x ,有两位有效数字,相对误差限为 025.0102 21 122=??≤--x x e 3 2.718x =,有两位有效数字,其相对误差限为: 00025.0102 21 333=??≤--x e x ②第二种方法直接根据相对误差限的定义式求解 对于7.21=x ,0183.01<-e x ∴其相对误差限为 00678.07 .20183 .011≈<-x e x 同理对于71.22=x ,有 003063 .071 .20083 .022≈<-x e x 对于718.23=x ,有 00012.0718 .20003 .033≈<-x e x 备注:(1)两种方法均可得出相对误差限,但第一种是对于所有具有n 位有效数字的近似数都成立的正确结论,故他对误差限的估计偏大,但计算略简单些;而第二种方法给出较好的误差限估计,但计算稍复杂。 (2)采用第二种方法时,分子为绝对误差限,不是单纯的对真实值与近似值差值的四舍五入,绝对误差限大于或等于真实值与近似值的差。 11. 解: ......142857.3722≈,.......1415929.3113 255≈ 21021 722-?≤-∴ π,具有3位有效数字 6102 1 113255-?≤-π,具有7位有效数字

方程求根

山西大学计算机与信息技术学院实验报告 姓名XXX 学号XXX 专业班级(2012)计算机科学与技术 课程名称计算方法实验日期10.28 成绩指导老师李桂成批改日期 实验名称实验一方程求根 一、实验目的 用各种方法求任意实函数方程f(x)=0在自变量区间[a,b]上,或某一点附近的实根。并比较方法的优劣。 二、实验方法 (1)二分法 对方程f(x)=0在[a,b]内求根,将所给区间二分,在分点x= 2a b 判断是否f(x)=0,若是,则有根x=(b+a)/2。否则,继续判断是否f(a)* f(x)<0,若是,则令b=x,否则令a=x、重复此过程直至求出方程f(x)=0在[a,b]中的近似根为止。 (2)迭代法 将方程f(x)=0等价变换为x=φ(x)形式,并建立相应的迭代公式x k+1=φ(x k)。 (3)牛顿法 若已知方程f(x)=0的一个近似根x0,是函数f(x)在点x0附近可用一阶泰勒多项式 p1(x)=f(x )+f`(x0)(x-x0)来近似,因此方程f(x)=0可近似表示为f(x0)+f`(x0)(x-x0)=0。设f`(x0)≠0,则x=x0-f(x0)/f`(x0)。则x作为原方程新的近似根x1,然后x1将作为x0带入上式。迭代公式为x k+1=x k -f(x k)/f`(x k)。 三、实验内容 (1)在区间[0,1]上用二分法求方程ex+10x-2=0的近似根,要求误差不超过0.5x10-3。 (2)取初值x0=0,用迭代公式,x k+1= 10 k x e- 2,(k=0,1,2···)求方程e x+10x-2=0的 近似根。要求误差不超过0.5x10-3。 (3)取初值x0=0,用牛顿迭代法求方程e x+10x-2=0(k=0,1,2···)的近似根。要求误差不超过0.5x10-3。

《数值计算方法》试题集及答案

《数值计算方法》复习试题 一、填空题: 1、????? ?????----=410141014A ,则A 的LU 分解为 A ??? ?????????=? ?????????? ?。 答案: ?? ????????--??????????--=1556141501 4115401411A 3、1)3(,2)2(,1)1(==-=f f f ,则过这三点的二次插值多项式中2 x 的系数 为 ,拉格朗日插值多项式为 。 答案:-1, )2)(1(21 )3)(1(2)3)(2(21)(2--------= x x x x x x x L 4、近似值*0.231x =关于真值229.0=x 有( 2 )位有效数字; 5、设)(x f 可微,求方程)(x f x =的牛顿迭代格式是( ); 答案 )(1)(1n n n n n x f x f x x x '--- =+ 6、对1)(3 ++=x x x f ,差商=]3,2,1,0[f ( 1 ),=]4,3,2,1,0[f ( 0 ); 7、计算方法主要研究( 截断 )误差和( 舍入 )误差; 8、用二分法求非线性方程 f (x )=0在区间(a ,b )内的根时,二分n 次后的误差限为 ( 1 2+-n a b ); 10、已知f (1)=2,f (2)=3,f(4)=5.9,则二次Ne wton 插值多项式中x 2系数为 ( 0.15 ); 11、 解线性方程组A x =b 的高斯顺序消元法满足的充要条件为(A 的各阶顺序主子式均 不为零)。 12、 为了使计算 32)1(6 )1(41310-- -+-+ =x x x y 的乘除法次数尽量地少,应将该

[电子教案]计算方法 (24)

6.4 埃尔米特(Hermite)插值 ?6.4.1两点三次埃尔米特插值 ?6.4.2低阶含导数项的插值

6.4.1 两点三次埃尔米特插值 许多实际问题不仅要求插值函数在节点上与原来的函数相等(满足插值条件),而且还要求在节点 上的各阶导数值也相等。满足这些条件的插值,称为埃尔米特(Hermite)插值。本节讨论已知两个节 点的函数值和一阶导数 的情形。 10x ,x ()()1100y x f ,y x f ==()()11' 00' m x f ,m x f ==

()()()()0100' ' 110011,,,,(): x x f x y f x y f x m f x m H x ====已知函数在两个互异节点上的函数值和一阶导数值求一个三次 插值多项式,使其满足???====1 1' 00'1100m )x (H ,m )x (H y )x (H ,y )x (H () 1.4.6插值多项式。 称为三次这样的Herm ite )x (H 方法,可设: 采用构造插值基函数的1 1001100m )x (H m )x (H y )x (h y )x (h )x (H +++=() 2.4.6

1 .4.6)x (H ),x (H ),x (h ),x (h 1010的取值如表都为插值基函数,它们其中1 .4.6表基函数 函数值 一阶导数 1 010000100 1 x 0 x 1 x 1 x 0() h x 1() h x 0() H x 1() H x

多项式,因此可设: (x)最多是一个三次,另外,h )x (x (x)中必有因子0所以h )(x h )(x (x),由于h 先求h 02 101' 100-==2 10 100x x x x ))x x (b a ()x (h ???? ??---+=得: 利用求导数,再 ,对,为确定得利用0)x (h )x (h b 1a 1)x (h 0' 000===1 0x x 2 b --= 于是得: 2 1 010100) x x x x )(x x x x 21()x (h ----+=() 3.4.6

数值计算方法习题答案(第二版)(绪论)

数值分析 (p11页) 4 试证:对任给初值x 0, 0)a >的牛顿迭代公式 112(),0,1 ,2,......k a k k x x x k +=+= 恒成立下列关系式: 2112(1)(,0,1,2,.... (2)1,2,...... k k k x k x x k x k +-=≥= 证明: (1 )(2 1122k k k k k k x a x x x x +-??=+= =? ?? (2) 取初值00>x ,显然有0>k x ,对任意0≥k , a a x a x x a x x k k k k k ≥+??? ? ??-=???? ??+=+2 12121 6 证明: 若k x 有n 位有效数字,则n k x -?≤ -1102 1 8, 而() k k k k k x x x x x 28882182 1-=-???? ? ?+=-+ n n k k x x 21221102 1 5.22104185 .28--+?=??<-∴>≥ 1k x +∴必有2n 位有效数字。 8 解: 此题的相对误差限通常有两种解法. ①根据本章中所给出的定理: (设x 的近似数* x 可表示为m n a a a x 10......021*?±=,如果* x 具有l 位有效数字,则其相对误差限为 ()11 * *1021 --?≤ -l a x x x ,其中1a 为*x 中第一个非零数)

则7.21=x ,有两位有效数字,相对误差限为 025.0102 21 111=??≤--x x e 71.22=x ,有两位有效数字,相对误差限为 025.0102 21 122=??≤--x x e 3 2.718x =,有两位有效数字,其相对误差限为: 00025.0102 21 333=??≤--x e x ②第二种方法直接根据相对误差限的定义式求解 对于7.21=x ,0183.01<-e x ∴其相对误差限为00678.07 .20183.011≈<-x e x 同理对于71.22=x ,有 003063 .071 .20083 .022≈<-x e x 对于718.23=x ,有 00012.0718 .20003 .033≈<-x e x 备注:(1)两种方法均可得出相对误差限,但第一种是对于所有具有n 位有效数字的近似数都成立的正确结论,故他对误差限的估计偏大,但计算略简单些;而第二种方法给出较好的误差限估计,但计算稍复杂。 (2)采用第二种方法时,分子为绝对误差限,不是单纯的对真实值与近似值差值的四舍五入,绝对误差限大于或等于真实值与近似值的差。 11. 解: ......142857.3722≈,.......1415929.3113 255≈ 2102 1 722-?≤-∴ π,具有3位有效数字

计算方法习题答案

计算方法第3版习题答案 习题1解答 1.1 解:直接根据定义得 *411()102x δ-≤?*411()102r x δ-≤?*3*12211 ()10,()1026 r x x δδ--≤?≤?*2*5331()10,()102r x x δδ--≤?≤ 1.2 解:取4位有效数字 1.3解:433 5124124124 ()()() 101010() 1.810257.563 r a a a a a a a a a δδδδ----++++++≤≤=?++? 123()r a a a δ≤ 123132231123 ()()() a a a a a a a a a a a a δδδ++0.016= 1.4 解:由于'1(),()n n f x x f x nx -==,故***1*(())()()()n n n f x x x n x x x δ-=-≈- 故** * ***(()) (())()0.02()r r n f x x x f x n n x n x x δδδ-= ≈== 1.5 解: 设长、宽和高分别为 ***50,20,10l l h h εεωωεεεε=±=±=±=±=±=± 2()l lh h ωωA =++,*************()2[()()()()()()]l l l h h l h h εδωωδδδωδδωA =+++++ ***4[]320l h εωε=++= 令3201ε<,解得0.0031ε≤, 1.6 解:设边长为x 时,其面积为S ,则有2()S f x x ==,故 '()()()2()S f x x x x δδδ≈= 现100,()1x S δ=≤,从而得() 1 ()0.00522100 S x x δδ≈ ≤ =? 1.7 解:因S ld =,故 S d l ?=?,S l d ?=?,*****()()()()()S S S l d l d δδδ??≈+?? * 2 ()(3.12 4.32)0.010.0744S m δ=+?=, *** ** * () () 0.0744 ()0.55%13.4784 r S S S l d S δδδ= = = ≈ 1.8 解:(1)4.472 (2)4.47 1.9 解:(1) (B )避免相近数相减 (2)(C )避免小除数和相近数相减 (3)(A )避免相近数相减 (3)(C )避免小除数和相近数相减,且节省对数运算 1.10 解 (1)357sin ...3!5!7!x x x x x =-+-+ 故有357 sin ..3!5!7! x x x x x -=-+-, (2) 1 (1)(1)1lnxdx ln ln ln N+N =N N +-N N +N +-? 1 (1)1ln ln N +=N +N +-N 1.11 解:0.00548。 1.12解:21 16 27 3102 ()()() -? 1.13解:0.000021

计算方法模拟试题及答案

计算方法模拟试题 一、 单项选择题(每小题3分,共15分) 1.近似值210450.0?的误差限为( )。 A . 0.5 B. 0.05 C . 0.005 D. 0.0005. 2. 求积公式)2(3 1 )1(34)0(31)(2 0f f f dx x f ++≈ ?的代数精确度为( )。 A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 3. 若实方阵A 满足( )时,则存在唯一单位下三角阵L 和上三角阵R ,使LR A =。 A. 0det ≠A B. 某个0 det ≠k A C. )1,1(0det -=≠n k A k D. ),,1(0det n k A k =≠ 4.已知?? ?? ? ?????=531221112A ,则=∞A ( )。 A. 4 B. 5 C. 6 D 9 5.当实方阵A 满足)2(,221>>-=i i λλλλ,则乘幂法计算公式1e =( )。 A. 1+k x B. k k x x 11λ++ C. k x D. k k x x 11λ-+ 二、填空题(每小题3分,共15分) 1. 14159.3=π,具有4位有效数字的近似值为 。 2. 已知近似值21,x x ,则=-?)(21x x 。 3.已知1)(2-=x x f ,则差商=]3,2,1[f 。 4.雅可比法是求实对称阵 的一种变换方法。

5.改进欧拉法的公式为 。 三、计算题(每小题12分 ,共60分) 1. 求矛盾方程组; ??? ??=-=+=+2 42321 2121x x x x x x 的最小二乘解。 2.用列主元法解方程组 ??? ??=++=++=++4 26453426352321 321321x x x x x x x x x 3.已知方程组 ???? ? ?????=????????????????????----131********x x x a a a a (1) 写出雅可比法迭代公式; (2) 证明2

计算方法引论课后答案

第一章 误差 1. 试举例,说明什么是模型误差,什么是方法误差. 解: 例如,把地球近似看为一个标准球体,利用公式2 4A r π=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π,我们利用无穷乘积公式计算π的值: 12 222...q q π=? ?? 其中 11 2,3,... n q q n +?=?? ==?? 我们取前9项的乘积作为π的近似值,得 3.141587725...π≈ 这个去掉π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,也成为截断误差. 2. 按照四舍五入的原则,将下列各数舍成五位有效数字: 7 015 50 651 13 236 23 解: 0 7 236 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 13 05 0 解: 五位 三位 六位 四位 4. 若1/4用表示,问有多少位有效数字 解: 两位 5. 若 1.1062,0.947a b ==,是经过舍入后得到的近似值,问:,a b a b +?各有几位有效数字 解: 已知4311 d 10,d 1022 a b --

计算方法练习题与答案

练习题与答案练习题一 练习题二 练习题三 练习题四 练习题五 练习题六 练习题七 练习题八 练习题答案 练习题一 一、是非题 1.*x=–作为x的近似值一定具有6位有效数字,且其误差限 4 10 2 1 - ? 。 () 2.对两个不同数的近似数,误差越小,有效数位越多。 ( ) 3.一个近似数的有效数位愈多,其相对误差限愈小。 ( ) 4.用 2 1 2 x - 近似表示cos x产生舍入误差。 ( )

和作为π的近似值有效数字位数相同。 ( ) 二、填空题 1.为了使计算 ()()23 34912111y x x x =+ -+ ---的乘除法次数尽量少,应将该表 达式改写为 ; 2.* x =–是x 舍入得到的近似值,它有 位有效数字,误差限 为 ,相对误差限为 ; 3.误差的来源是 ; 4.截断误差为 ; 5.设计算法应遵循的原则 是 。 三、选择题 1.* x =–作为x 的近似值,它的有效数字位数为( ) 。 (A) 7; (B) 3; (C) 不能确定 (D) 5. 2.舍入误差是( )产生的误差。 (A) 只取有限位数 (B) 模型准确值与用数值方法求得的准确值 (C) 观察与测量 (D) 数学模型准确值与实际值 3.用 1+x 近似表示e x 所产生的误差是( )误差。 (A). 模型 (B). 观测 (C). 截断 (D). 舍入 4.用s *=21 g t 2表示自由落体运动距离与时间的关系式 (g 为重力加速度),s t 是 在时间t 内的实际距离,则s t s *是( )误差。 (A). 舍入 (B). 观测 (C). 模型 (D). 截断 5.作为2的近似值,有( )位有效数字。 (A) 3; (B) 4; (C) 5; (D) 6。

计算方法课后习题答案

习 题 一 3.已知函数y x = 在4, 6.25,9x x x ===处的函数值,试通过一个二次插值函 数求7的近似值,并估计其误差。 解:0120124, 6.25,9;2, 2.5,3y x x x x y y y = ======由题意知: (1) 采用Lagrange 插值多项式2 20 ()()j j j y x L x l x y == ≈= ∑ 27020112012 0102101220217()|()()()()()()()()()()()()(7 6.25)(79) (74)(79)(74)(7 6.25) 2 2.53 2.255 2.25 2.75 2.755 2.6484848 x 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) 2 5(3) 2 [4,9] 2() (7)(74)(7 6.25)(79) 3!3()83m ax |()|4 0.01172 8 1|(7)|(4.5)(0.01172)0.00879 6 f R f x x f x R ξ- - =---= = <∴< =又则 (2)采用Newton 插值多项式2()y x N x =≈ 根据题意作差商表: i i x () i f x 一阶差商 二阶差商 0 4 2 1 6.25 2.5 29 2 9 3 211 4 495 - 22 4 (7)2(74)()(74)(7 6.25) 2.64848489 495 N =+?-+-?-?-≈ 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。

计算方法各章习题及答案

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 ()()()3122 q 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x e 时,使用多少个节点能够保证误差不超过 61 102 -?. 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:() 4 43||()()||384 h 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 0.1 22-1220 (sin )())0.989 310 710x p x dx δ=-=??. 3.2 确定参数,a b c 和,使得积分 2 1 2 1 (,,)[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3 2 3 ()74 p 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)x f 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

计算方法练习题与答案

练习题与答案 练习题一 练习题二 练习题三 练习题四 练习题五 练习题六 练习题七 练习题八 练习题答案 练 习 题 一 一、是非题 1.–作为x 的近似值一定具有6位有效数字, 且其误差 限4102 1 -?。 ( )

2.对两个不同数的近似数,误差越小,有效数位越多。 ( ) 3.一个近似数的有效数位愈多,其相对误差限愈小。 ( ) 4.用212 x - 近似表示cos x 产生舍入误差。 ( ) 5.和作为的近似值有效数字位数相同。 ( ) 二、填空题 1.为了使计算 ()()23 34912111y x x x =+ -+ ---的乘除法次 数尽量少,应将该表达式改写为 ; 2.–是x 舍入得到的近似值,它有 位有效数字,误差限为 ,相对误差限

为; 3.误差的来源是; 4.截断误差为; 5.设计算法应遵循的原则 是。 三、选择题 1.–作为x的近似值,它的有效数字位数为( ) 。 (A) 7; (B) 3; (C) 不能确定 (D) 5. 2.舍入误差是( )产生的误差。 (A) 只取有限位数 (B) 模型准确值与用数值方法求得的准确值

(C) 观察与测量 (D) 数学模型准确值与实际值 3.用 1+x近似表示e x所产生的误差是( )误差。 (A). 模型 (B). 观测 (C). 截断(D). 舍入 4.用s*=21g t2表示自由落体运动距离与时间的关系式(g为重力加速度),s t是在时间t内的实际距离,则s t s*是()误差。 (A). 舍入 (B). 观测 (C). 模型 (D). 截断 5.作为的近似值,有( )位有效数字。 (A) 3; (B) 4; (C) 5; (D) 6。

计算方法课后习题答案 之习题一

习题一 1. 在3位十进制计算机上分别从左到右及从右到左计算: 34.53+0.035 24+0.046 219+0.048 9+0.032 7,说明那个结果较为准确。 解:(1)从左到右计算: 34.53+0.035 24+0.046 219+0.048 9+0.032 7 =0.345×102+0.35 2×10-1+0.46 2×10-1+0.48 9×10-1+0.32 7×10-1 =0.345×102+0.000×102+0.46 2×10-1+0.48 9×10-1+0.32 7×10-1 =0.345×102+0.46 2×10-1+0.48 9×10-1+0.32 7×10-1 =0.345×102+0.000×102+0.48 9×10-1+0.32 7×10-1 =0.345×102+0.48 9×10-1+0.32 7×10-1 …… =0.345×102 =34.5 (2)从右到左计算: 34.53+0.035 24+0.046 219+0.048 9+0.032 7 =0.345×102+0.35 2×10-1+0.46 2×10-1+0.48 9×10-1+0.32 7×10-1 =0.345×102+0.000×102+0.46 2×10-1+0.81 6×10-1 =0.345×102+0.46 2×10-1+1.27 8×10-1 =0.345×102+0.46 2×10-1+0.127 8×100 =0.345×102+0.46 2×10-1+0.128×100 =0.345×102+0.046 ×100+0.128×100 =0.345×102+0.174 ×100 =0.345×102+0.00174 ×102 =0.345×102+0.002 ×102 =0.347×102 =34.7 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 2. 用秦九韶算法计算 4532)(23-+-=x x x x p 在x =2处的值。并计算所需要乘法的次数。 解:普通算法需要乘法次数:6次 用秦九韶算法需要乘法次数:3次 用秦九韶算法可以减少乘法的次数。 4532)(23-+-=x x x x p = ()()4532-+-x x x 把X=2代入: =10 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3、设u,v,x 都是n 维向量,I 是单位矩阵,试分析用下面两种算法Y 的乘法计算量: (1) ()()T T y I uu I vv x =-- 假设u ,v, x 为列向量,

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