:第一次作业1.下列各数都是经过四舍五入得到的近似数,指出他们有几位有效数字,并写出绝对误差限。
9800107480.566.385031.01021.1*65*5*4*3*2*1=⨯=====x x x x x x解: 1*11011021.01021.1⨯==x ,有5位有效数字,绝对误差限为4-5-1105.0105.0⨯=⨯; 1-*21031.0031.0⨯==x ,有2位有效数字,绝对误差限为3-2-1-105.0105.0⨯=⨯; 3*3103856.06.385⨯==x ;有4位有效数字,绝对误差限为-14-3105.0105.0⨯=⨯;2*41056480.0480.56⨯==x ;有5位有效数字,绝对误差限为3-5-2105.0105.0⨯=⨯;;65*5107.0107⨯=⨯=x ;有1位有效数字,绝对误差限为51-6105.0105.0⨯=⨯; 4*6109800.09800⨯==x ;有4位有效数字,绝对误差限为5.0105.04-4=⨯。
2.要使20的近似值的相对误差限小于%1.0,要取几位有效数字解:由于110447213595.047213595.420⨯⋯=⋯=,设要取n 位有效数字,则根据定理,有()()%1.010811021111<⨯=⨯≤----n n r x ε,解得4≥n ,即要取4位有效数字。
3.序列{}n y 满足递推关系,,2,1,1101⋯=-=-n y y n n 若41.120≈=y ,计算到10y 时误差有多大这个计算过程数值稳定吗解:()()()*00*222*11*101010y y y y y y y y n n n n n n n -=⋯=-=-=-----,由于*0y 有3位有效数字,且1*010141.041.1⨯==y ,所以*0y 的绝对误差限为2-105.0⨯,因此*10y 的绝对误差限为72-10105105.010⨯=⨯⨯。
很明显这个计算过程不是数值稳定的。
】作业中出现的问题:第一题:主要是第五个数5*5107⨯=x ,不知道它有几位有效数字,很多同学认为有5或者6位有效数字,这是不对的,进而算错绝对误差限。
另外有个别同学分不清有效数字的概念,六个数的有效数字都弄错了。
第二题:主要是算错n ,不知道该取3还是4。
第三题:没有什么大的问题。
有个别同学一个数一个数的算出来了,这是不可取的。
直接迭代误差就行了。
附:地物1301班和1302班有几个同学花名册上没有名单,我添加上去了。
\第二次作业1. 利用二分法求方程在[2,3]内根的近似值,并指出误差。
解:,当时,,则在[2,3]上有且只有一个根。
;取,;取,;取,;取,;故可取根的近似值为;-误差|≤。
2.证明方程在[0,1]内有一个根,使用二分法求误差不大于的根需要二分区间多少次解:令,,故,且,故在[0,1]内有唯一的根。
设需要二分区间次,则有,故需要二分区间14次。
3.为求方程在附近的一个根,设将方程改为下列等价形式,并建立相应的迭代公式:(1),迭代公式;!(2),迭代公式;(3),迭代公式。
试分析每种迭代公式的收敛性,并取一种公式求出具有四位有效数字的近似根。
解:设,则,,所以方程在[,]上有根。
(1),,,当时,,所以迭代格式收敛。
(2),,,当时,,所以迭代格式收敛。
(3),,,当时,,所以迭代格式发散。
选择迭代格式(2),.计算到,具有四位有效数字。
)作业中出现的问题:第一题:有的同学没有讨论根的存在唯一性,再就是没有二分足够的次数或者分的次数太多,另外不会利用误差公式来计算误差。
第二题:没有什么大问题,有部分同学算的时候没有减一,导致结果是15次。
第三题:有的同学选取的区间不对(太大),导致分析收敛性的出错,其次是有的同学利用迭代公式(1)计算,这样计算的很慢,很繁琐,推荐使用迭代公式(2)计算比较好,另外计算的时候,没有分清什么是有效数字,导致计算结果不对。
第三次作业1. 求方程在附近的一个根,试分析三种迭代公式的收敛性:(1),迭代公式; (2),迭代公式;(3),迭代公式。
解:设,则,,所以方程在[,]上有根。
(1),,,当时,,所以迭代格式收敛。
(2),,,当时,,所以迭代格式收敛。
(3),,,当时,,所以迭代格式发散。
选择迭代格式(2),.计算到,具有四位有效数字。
2. 应用牛顿法解方程03=-a x ,导出求立方根3a 的近似公式。
解:令()a x x f -=3,则3a 为方程()0=x f 的根,且()2'3x x f =,则求3a 的牛顿迭代公式为⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=--=+22312313k k k k k k x a x x a x x x 。
当3=a 时,取5.10=x ,通过计算可得44224.1,44225.1,4444.1321===x x x ,取四位有效数字所以442.133≈。
3. 利用割线法求0133=--x x 在2=x 附近的一个根,取9.1,210==x x ,保留四位有效数字。
解:令()133--=x x x f ,初值9.1,210==x x ,利用公式()()()()1313131313131---------=---+k k k k k k k kk k x x x x x x x xx x 进行迭代:()()[]()8794.18795.18796.18800.10389.09189.18813.17.79.1/1.07.69.19.16543332≈≈≈≈-=≈--⨯--=x x x x x综上,0133=--x x 在2=x 附近实根精确到四位有效数字的近似值为。
作业中出现的问题:第一题:没有什么大问题。
第二题:没有什么大问题,有个别同学迭代公式写错了,导致结果出错。
第三题:主要要是四位有效数字,有很多同学都计算错了。
迭代公式基本没错。
第四次作业1.x y =在144121100、、=x 三处的值是容易求得的,试以这三点建立x y =的抛物插值公式,并近似求115之值,且给出误差估计。
解:先给出线性插值函数:4421)144)(121()144100)(121100()144)(121()(0⨯--=----=x x x x x l2321)144)(100()144121)(100121()144)(100()(1⨯---=----=x x x x x l2344)121)(100()121144)(100144()121)(100()(2⨯--=----=x x x x x l接着利用这三个插值函数构造抛物插值公式:2344)121)(100(122321)144)(100(114421)144)(121(10)(2⨯--⨯+⨯--⨯-⨯--⨯=x x x x x x x p 则我们可以得到115的近似值:7227.102344)121115)(100115(122321)144115)(100115(114421)144115)(121115(10115)115(2=⨯--⨯+⨯--⨯-⨯--⨯==p下面给出误差估计:)144)(121)(100(161)144)(121)(100)((!31)(25)3(---⨯=---=x x x x x x f x R ξξ其中[]144,100∈ξ()0011502.0115≈R2.已知函数表解:()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()3231303210232120231013121013200302010321332211003y x x x x x x x x x x x x y x x x x x x x x x x x x y x x x x x x x x x x x x y x x x x x x x x x x x x y x l y x l y x l y x l x p ------+------+------+------=+++= 则有()()1214.01300.11300.13≈≈p f作业中出现的问题:第一题:没有什么大问题,只是有个别同学计算错误。
另外计算误差的时候,有个别同学算的挺离谱的,还有就是不必计算到4阶导数值,误差公式得记得。
第二题:没有什么大问题,有个别同学只用了两个插值函数。
少数同学计算错误。
第五次作业1.若()137++=x x x f ,问:[][]??=⋯=⋯821072102,2,2,22,2,2,2f f解:由差商性质[]()()b a n f x x x f n n ,!,,10∈=⋯ξξ可得 [][]0!802,2,2,21!7!72,2,2,282107210==⋯==⋯f f2.已知函数表:解:由给定的数据做差商表如下:则Newton 插值多项式为()()()()()()()()()()()()82415.8828.1702.1634.1615.144113.1702.1634.1615.149598.1634.1615.163632.2615.1615.14⨯----+-⨯---+⨯--+⨯-+=x x x x x x x x x x x N则,()98332.2813.1≈f ()59612.2682.1≈f3.给定函数表:试利用Newton 向前插值公式计算x f 在处的值。
解:由给定的数据做差分表如下:6.005.0103.10=-=-=h x x t 则Newton 向前插值公式为()()()()00075.0!326.016.06.001575.0!216.06.0257625.06.000.14⨯-⨯-⨯+⨯-⨯+⨯+=x N 则()152727.103.1≈f4.设有某实验数据如下:解:(1)假设bx a y +=,利用数据计算以下和式:26.1581=∑=i ix,1556.30812=∑=i i x ,227.14581=∑=i i y ,83628.28481=∑=i i i y x则有()916.326.151556.30883628.28426.15227.1451556.3082281812818181812=-⨯⨯-⨯=⎪⎭⎫⎝⎛--=∑∑∑∑∑∑======i i i i ii ii ii ii ix x yx x y x a ()464.726.151556.308227.14526.1583628.2848882281812818181=-⨯⨯-⨯=⎪⎭⎫⎝⎛--⨯=∑∑∑∑∑=====i i i i i ii i i i i x x y x y x b 则有近似一次多项式为916.3464.7+=x y(2)假设2210x a x a a y ++=,利用数据计算以下和式:528778.61813=∑=i ix,1177581.129814=∑=i i x ,3678718.577812=∑=i i i y x ,可得方程组:⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛3678718.57783628.284227.1451177581.129528778.611556.30528778.611556.3026.151556.3026.158210a a a 求解可得:30036.031451.697625.4210===a a a则有近似二次多项式为230036.031451.697625.4x x y ++=作业中出现的问题:第一题:没有什么大问题,会利用公式就行了。