计算方法_习题集(含答案)
它是一个严格的对角占优矩阵,所以 迭代法和 迭代法都收敛。
25.解:迭代矩阵 ,
,
, ,所以Jacobi迭代法不收敛。
26.解:(1)将方程改写为: ,利用图象可判断出存在唯一的一个根 (2)迭代格式为: ,迭代函数为: ,则 ,
因为 ,所以迭代是收敛的。
27.解:记
则
对应的迭代函数: ,则 ,
所以 ,即迭代法是收敛的
10.已知函数 的下列数值,试用两点和三点微分公式计算 的一阶和二阶导数。
2.5 2.6 2.7 2.8 2.9
12.1825 13.4637 14.8797 16.4446 18.1741
11.求公式 的代数精度。
12.确定求积公式 中的待定系数,使代数精度尽可能的高,并指出代数精度。
13.确定求积公式 中的待定系数,使代数精度尽可能的高,并指出代数精度.
解之: ,积分公式为: ,
由于当 时,左= 右= 。
所以积分公式具有二次代数精度。
14.解:令 ,代入积分公式,有
解之: ,
积分公式为:
由于, ,
所以积分公式具有三次代数精度
15.解:由 ,有
又由于 ,故 只有一位整数,因此要使积分的近似值有5位有效数字,其截断误差应满足
解得 ,因此取 ,即将区间[0,1]68等份就可满足要求
11.解:取 代入公式,得到:
当 左边=1,右边=1。当 ,左边= ,右边= ,
当 ,左边= ,右边= ,当 ,左边= ,右边= ,
当 ,左边= ,右边= ,
所以公式具有三次代数精度。
12.解:令 ,代入积分公式,有
解之: ,积分公式为: ,
由于当 时,左= 右= ,
所以积分公式具有一次代数精度。
13.解:令 ,代入积分公式,有
《计算方法》课程习题集
一、计算题
1.已知 ,求 的二次插值多项式。
2.已知 ,求 ,
3.分别用拉格朗日插值和牛顿插值构造过点(-1,-3),(1,0),(2,4)的二次插值多项式并给出插值余项.
4.利用牛顿插值对如下数据构造一个三次插值多项式 ,并求 .
0 1 2 3
1 3 9 27
5.分别用拉格朗日插值和牛顿插值构造过点(-3,-1),(0,2),(3,-2)的二次插值多项式并给出插值余项.
21.对于方程组 ,写出 迭代的迭代格式并判断是否收敛。
22.对于方程组 ,分析Jacobi迭代,Gauss-Seidel迭代的收敛性。
23.设线性方程组的系数矩阵为 ,求能使Jacobi迭代收敛的 的取值范围
24.用Jacobi迭代,Gauss-Seidel迭代于方程组 是否收敛?为什么?若将两个方程对调,结论又如何?
28.解:(1)迭代公式为:
(2)对应的迭代函数为 , ,
由于 , ,所以该迭代法是收敛的。
29.解:采用Newton迭代法, ,
迭代函数为: ,则
由于 故迭代法二阶收敛
30.解:(1)设 ,则求 的正根就是求 。由于
,
故方程在[10,11]内有唯一正根。
(2)由于 ,故可取 ,用牛顿法
可得
故可取 。
30.利用牛顿迭代法求 的近似值。(保留小数点后6位)
二、计算题1
(略)……
答案
1.解:(1)
=
2.解:利用差商和导数的关系, ,
因为 是7次多项式,所以 ,
所以 , 。
3.解:拉格朗日插值:
,
, ,
, ,
牛顿插值:
,
插值余项为:
4.解:差商值分别为:
,
5.解:(1)拉格朗日插值多项式为:
(2)由计算可得:
一、计算题1
(略)……
25.对于方程组 ,写出Jacobi迭代的迭代矩阵并判断是否收敛
26.给定方程 ,(1)分析该方程有几个根以及根所在的大致区间,(2)给出求根的迭代格式,并判断是否收敛。
27.利用迭代法的思想,给出求 的迭代格式,并讨论收敛性
28.设 , ,(1)构造 的迭代公式(2)讨论收敛性.
29.应用Newton法于方程 ,求 迭代公式,并讨论收敛阶数。
, ,
所以牛顿插值多项式为:
(3)误差估计: ,
6.解: , , , ,
, , 。
法方程组为: 。
7.解: , , , .
法方程组为:
解之: ,所以 。
8.解: , , , 。
法方程组为 ,
解之 ,所以 。
七、9.解:
法方程组为: ,
解出:
10.解: 取 ,两点公式有两种:
(1)当 时,
(2) ,
三点公式取 ,
所以Jacobi迭代,Gauss-Seidel迭代都收敛。
23.解: 时, 迭代的迭代矩阵是: ,
由 得
所以当 的时候, , 迭代收敛。
24.解:(1)对原方程组, 迭代矩阵是: ,
,
所以 迭代法不收敛。
迭代法的迭代矩阵: ,
由 ,知 ,所以 法也是不收敛的。(2)若方程组交换方程的顺序后,系数矩阵变为 ,
14.确定求积公式 中的待定系数,使代数精度尽可能的高,并指出代数精度.
15.计算积分 ,若用复化梯形公式,问区间应分为多少份,才能保证计算结果有5位有效数字?
16.用高斯消去法解方程组
17.用高斯消去法求解线性方程组:
18.求矩阵 的LU分解
19.用高斯消去法求解
20.用列主元高斯消去法解线性方程组
16.解:增广矩阵的变换为
,
等价于方程组:
,解之, 。
17.解:消元过程: ,
回代可求出: 。
18.解:
,
, ,
,
所以
19.解:增广矩阵变换为:
等价于方程组
, 所,方程组的解为
20.解:
等价的三角方程组为
回代可得 。
21.解:迭代格式: , ,
。 ,所以迭代不收敛.
22.解:因为系数矩阵 是严格的对角占优矩阵,
6.已知实验数据,用最小二乘法作二次多项式的数据拟合,写出法方程(不求解)。
x
1 2 3 4 5
y
1 4 7 8 6
7.实验数据给定如下,试用最小二乘法求经验直线 .
0 1 2 3 4 5
1 2 4 4.5 5 6
8.实验数据给定如下,试用最小二乘法求经验直线 。
2 4 6 8
2 11 28 40
9.求矛盾方程的最小二乘解: