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数值分析复习题要答案

第一章1、ln2=0.69314718…,精确到 10-3 的近似值是多少? 解 精确到 10-3=0.001,即绝对误差限是 e =0.05%,故至少要保留小数点后三位才可以。

ln2≈0.693。

2、设115.80,1025.621≈≈x x 均具有5位有效数字,试估计由这些数据计算21x x ,21x x +的绝对误差限解:记126.1025, 80.115x x == 则有1123241110, | 102|||2x x x x --≤⨯-≤⨯-所以 121212121212211122||||||||||||x x x x x x x x x x x x x x x x x x -=-+-+≤--341180.11610 6.101025220.007057-==⨯⨯+≤⨯⨯1212112243|()|||11|10100.0005522|x x x x x x x x --≤≤⨯+⨯=+-+-+-3、一个园柱体的工件,直径d 为10.250.25mm,高h 为40.00 1.00mm,则它的体积V 的近似值、误差和相对误差为多少。

解:()()22222222431421025400000033006422102540000251025100243644433006243624360073873833006,.....;()()()......,..().()..%.r d hV d h V mm d h V dh d d h V mm V V V πππππεεεεε=≈=⨯⨯===+=⨯⨯⨯+⨯==±====第二章:1、分别利用下面四个点的Lagrange 插值多项式和Newton 插值多项式N 3(x ),计算L 3(0.5)及N 3(-0.5)x -2 -1 0 1 f (x )-112解:(1)先求Lagrange 插值多项式332211003)()()()()(y x l y x l y x l y x l x L +++= (1分)=----+---+=------=)12)(02)(12()1)(0)(1())()(())()(()(3020103210x x x x x x x x x x x x x x x x l x x x )1)(1(61-+-, (2分)=----+---+=------=)11)(01)(21()1)(0)(2())()(())()(()(3121013201x x x x x x x x x x x x x x x x l x x x )1)(2(21-+ (2分)=-++-++=------=)10)(10)(20()1)(1)(2())()(())()(()(3212023102x x x x x x x x x x x x x x x x l )1)(1)(2(21-++-x x x (2分)=-++-++=------=)01)(11)(21()0)(1)(2())()(())()(()(2313032103x x x x x x x x x x x x x x x x l x x x )1)(2(61++ (2分)x x x x x x x x x x L )1)(2(31)1)(2(21)1)(1(61)(3+++-++-+=x x x 212323-+= (1分)所以 41)5.0(3=L (1分)(2)再求Newton 插值多项式 列均差表如下:)(123221)(23100)(211)(12],,,[],,[],[222232103210分分分分x x x x x x x x f x x x f x x f y x k j i j i -----所以x x x x x x x N )1)(2()1)(2(23)2(21)(3+++++-++-=x x x 212323-+= (2分) 21)5.0(3=-N(1分)2、求过下面四个点的Lagrange 插值多项式L 3(x )和Newton 插值多项式N 3(x )。

)解:(1)L 3(x )=l o (x )y o +l 1(x )y 1+l 2(x )y 2+l 3(x )y 3(1分))())(())(()())(()1)(()(1110110n i i i i i i i n i i i x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x l ---------+=+-+-得出)1)(1(61)(-+-=x x x x l o(2分))1)(2(21)(1-+=x x x x l(2分))1)(1)(2(21)(2-++-=x x x x x l (2分))1)(2(61)(3++=x x x x l (2分)∴)1)(2(61)1)(1)(2(21)1)(2(21)1)(1(31)(3++--++--++-+=x x x x x x x x x x x x x L(1分)(2)))()(())(()()(21031020103x x x x x x a x x x x a x x a a x N ---+--+-+=(1分)2)(00-==x f a (2分) 3)()(10101=--=x x x f x f a(2分)23)()()()(20212110102-=------=x x x x x f x f x x x f x f a (2分),613=a (2分)∴x x x x x x x N )1)(2(61)1)(2(23)2(32)(3+++++-++-=(1分)第三章 1、令1x 1,e )x (f x≤≤-=,且设x a a )x (p 1+=,求1a,a 使得)x (p 为)x (f 在[-1,1]上的最佳平方逼近多项式。

2.已知数据对(7,3.1),(8,4.9),(9,5.3),(10,5.8),(11,6.1), (12,6.4),(13,5.9)。

试用二次多项式拟合这组数据。

解:y =-0.145x 2+3.324x -12.794第四章:1.数据如下表用中心差分公式,分别取h = 0.01、0.02计算)02.1(f '.解:中心差分公式为 hh x f h x f x f 2)()()(--+≈'(2分)1)取h =0.01时, 302.012.318.302.0)01.1()03.1()02.1(=-=-≈'f f f (4分)2)取h =0.02时, 5.304.010.324.304.0)00.1()04.1()02.1(=-=-≈'f f f (4分)2.(10分)根据如下函数表用中心差分公式,分别取h =0.3,0.1计算)3.1(f '解:中心差分公式hh x f h x f x f 2)()()(--+=' (2分)取h =0.3时,7233.16.0)3.03.1()3.03.1()(=--+≈'f f x f(4分)取h =0.1时,7000.12.0)1.03.1()1.03.1()(=--+≈'f f x f(4分)3.分别用复合梯形公式T 6和复合辛普森公式S 3计算定积分⎰+6.00d 11x x的值.解:)2)()0((2116∑-=++-=n i i n y x f f n ab T (2分))])5.0()4.0()3.0()2.0()1.0([2)6.0()0((6206.0f f f f f f f ++++++⨯-=470510739.0=(3分))]}]4.0()2.0([2)]5.0()3.0()1.0([4)6.0()0({63f f f f f f f nab S ++++++-=470006382.0=(3分)f (0)=1,f (0.1)=0.9090,f (0.2)=.08333,f (0.3)=0.7692,f (0.4)=0.7142, f (0.5)=0.6667,f (0.6)=0.625(7分)4、利用复合Simpson 公式S 4计算积分⎰+102d 11x x (取小数点后4位)。

解:)]24()2()0([611212∑∑==-+++⨯-=n i ni i i n y y n f f n ab S (2分) 00000.4)0(=f ,93846.381=⎪⎭⎫ ⎝⎛f ,76470.382=⎪⎭⎫⎝⎛f ,50685.383=⎪⎭⎫ ⎝⎛f ,20000.384=⎪⎭⎫ ⎝⎛f ,87640.285=⎪⎭⎫ ⎝⎛f ,56000.286=⎪⎭⎫⎝⎛f ,26000.287=⎪⎭⎫ ⎝⎛f ,00000.2)1(=f(9分) ⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛++⨯-=8)684822878583814)1()0(46014f f f f f f f f f S 1416.3=(4分)第五章:1、利用列主元消去法求解线性方程组⎪⎩⎪⎨⎧=+-=-=++-6557710462332121321x x x x x x x x (计算过程保留到小数点后四位).解:216515707104623r r ↔⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---(1分)⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛---6515462370710(2分)⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛--+-5.255.201.661.0070710103132112r r r r (2分)⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-↔+2.62.6005.255.2070710235.21.032r r r r (2分) 回代解得 13=x ,12-=x ,03=x (1分)2、用矩阵的LU分解法解方程组⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛---43221412212321xxx解:设⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛==332221131211323121111uuuuuulllLUA(1分)⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=11112112111LU(4分)LUX=b其中设UX=y,则Ly=b⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-432112111321yyy(2分)∴y=(2,-1,1)T UX=y⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-11211112321xxx(2分)∴x=(0,-2,1)T(1分)5. 用追赶法解三对角方程组Ax=b,其中解:用解对三角方程组的追赶法公式计算得6. 用平方根法解方程组解:用分解直接算得由及求得第六章:1、用Gauss-Seidel 迭代法求解方程组⎪⎩⎪⎨⎧=+-=++=++301532128243220321321321x x x x x x x x x ,取初值T)0()0,0,0(=x ,写出Gauss-Seidel 迭代格式,求出)1(x ,)2(x,计算∞-)2()1(x x,并根据原方程组的系数矩阵说明该迭代格式是否收敛.2、对方程组⎪⎩⎪⎨⎧=+--=-+-=--1052151023210321321321x x x x x x x x x (1)写出其Jacobi 迭代格式,并据迭代矩阵的范数,说明该迭代格式收敛。

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