]第一章 绪论姓名 学号 班级习题主要考察点：有效数字的计算、计算方法的比较选择、误差和误差限的计算。

1若误差限为5105.0-⨯,那么近似数有几位有效数字（有效数字的计算） 解：2*103400.0-⨯=x ，325*10211021---⨯=⨯≤-x x 故具有3位有效数字。

2 14159.3=π具有4位有效数字的近似值是多少（有效数字的计算） 解：10314159.0⨯= π，欲使其近似值*π具有4位有效数字，必需！41*1021-⨯≤-ππ，3*310211021--⨯+≤≤⨯-πππ，即14209.314109.3*≤≤π即取（ , ）之间的任意数，都具有4位有效数字。

3已知2031.1=a ，978.0=b 是经过四舍五入后得到的近似值，问b a +，b a ⨯有几位有效数字（有效数字的计算）解：3*1021-⨯≤-aa ，2*1021-⨯≤-b b ，而1811.2=+b a ，1766.1=⨯b a 2123****102110211021)()(---⨯≤⨯+⨯≤-+-≤+-+b b a a b a b a故b a +至少具有2位有效数字。

2123*****10210065.01022031.1102978.0)()(---⨯≤=⨯+⨯≤-+-≤-b b a a a b b a ab 故b a ⨯至少具有2位有效数字。

4设0>x ，x 的相对误差为δ，求x ln 的误差和相对误差（误差的计算）~解：已知δ=-**xx x ，则误差为 δ=-=-***ln ln xx x x x则相对误差为******ln ln 1ln ln ln xxx x xxx x δ=-=-5测得某圆柱体高度h 的值为cm h 20*=，底面半径r 的值为cm r 5*=，已知cm h h 2.0||*≤-，cm r r 1.0||*≤-，求圆柱体体积h r v2π=的绝对误差限与相对误差限。

（误差限的计算）解：*2******2),(),(h h r r r h r r h v r h v -+-≤-ππ绝对误差限为πππ252.051.02052)5,20(),(2=⨯⋅+⨯⋅⋅⋅≤-v r h v相对误差限为%420120525)5,20()5,20(),(2==⋅⋅≤-ππv v r h v 6设x 的相对误差为%a ,求nx y =的相对误差。

（函数误差的计算）解：%**a x x x =-，)%(******na xx x nxx x yy y nnn =-≤-=-【7计算球的体积，为了使体积的相对误差限为%1，问度量半径r 时允许的相对误差限为多大（函数误差的计算） 解：球体积为334)(r r v ⋅⋅=π，3**34)(r r v ⋅⋅=π 欲使%13344)()()(**3**2***=-=⋅⋅-⋅⋅=-r r r r r r r r v r v r v ππ，必须%31**=-r r r 。

8设⎰-=11dx e x eI x n n ，求证： （1）)2,1,0(11 =-=-n nI I n n（2）利用（1）中的公式正向递推计算时误差逐步增大；反向递推计算时误差逐步减小。

（计算方法的比较选择）解：11111011011111][-------=-=-==⎰⎰⎰n x n xn x nx n n nI dx e x nedx e xn ex e de x eI 111101)1(----=-==⎰e e e dx eeI x[如果初始误差为*000I I -=ε，若是向前递推，有0221*11*!)1()1()1()1()1(εεεεn n n n nI nI I I nn n n n n n n -==--=-=---=-=----可见，初始误差0ε的绝对值被逐步地扩大了。

如果是向后递推n n I nn I 111-=-，其误差为n n n I I εεεε!)1(211)1(11)1111()1111(221*110-==⋅-=-=---= 可见，初始误差n ε的绝对值被逐步减少了。

第二章 插值法姓名 学号 班级^习题主要考察点：拉格朗日插值法的构造，均差的计算，牛顿插值和埃尔M 特插值构造，插值余项的计算和应用。

1已知1)2(,1)1(,2)1(===-f f f ，求)(x f 的拉氏插值多项式。

（拉格朗日插值） 解法一（待定系数法）：设c bx ax x L ++=2)(，由插值条件，有⎪⎩⎪⎨⎧=++=++=+-12412c b a c b a c b a 解得：3/4,2/1,6/1=-==c b a 。

故 342161)(2+-=x x x L 。

解法二（基函数法）：由插值条件，有1)12)(12()1)(1(1)21)((11()2)(1(2)21)(11()2)(1()(⋅-+-++⋅-+-++⋅------=x x x x x x x L·)1)(1(31)2)(1(21)2)(1(31-++-+---=x x x x x x3421612+-=x x 2已知9,4,10===x x x y ，用线性插值求7的近似值。

（拉格朗日线性插值）解：由插值节点与被插函数，可知，240==y ，391==y ，其线性插值函数为565134942949)(+=⋅--+⋅--=x x x x L 7的近似值为6.25135657)7(≈=+=L 。

3若),...1,0(n j x j =为互异节点，且有)())(())(()())(())(()(11101110n j j j j j j j n j j j x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x l ----------=+-+-,试证明),...1,0()(0n k x x l xnj k jk j =≡∑=。

（拉格朗日插值基函数的性质） 解：考虑辅助函数∑=-=nj k jkj x x l xx F 0)()(，其中，n k ≤≤0，),(∞-∞∈x 。

)(x F 是次数不超过n 的多项式，在节点i x x =（n i ≤≤0）处，有)()()(0=-=-=-=∑=ki k i k i i i k i nj k i i j k j i x x x x l x x x l x x F 这表明，)(x F 有n+1个互异实根。

故0)(≡x F ，从而∑=≡nj k jkj x x l x)(对于任意的n k ≤≤0均成立。

4已知352274.036.0sin ,333487.034.0sin ,314567.032.0sin ===，用抛物线插值计算3367.0sin 的值并估计截断误差。

（拉格朗日二次插值） 解：由插值条件，其抛物线插值函数为 {314567.0)36.032.0)(34.032.0()36.0)(34.0()(⋅----=x x x L333487.0)36.034.0)(32.034.0()36.0)(32.0(⋅----+x x352274.0)34.036.0)(32.036.0()34.0)(32.0(⋅----+x x将3367.0=x 代入，计算可得：3304.0)3367.0(≈L 。

其余项为：)36.0)(34.0)(32.0(!3sin )(----=x x x x r ξ其中，36.032.0<<ξ )36.0)(34.0)(32.0(61)(---≤x x x x r 故误差的上界为：71014.2)36.03367.0)(34.03367.0)(32.03367.0(61)3367.0(-⨯≤---≤r 。

|5用余弦函数x cos 在00=x ，41π=x ，22π=x 三个节点处的值，写出二次拉格朗日插值多项式, 并近似计算6cos π及其绝对误差与相对误差，且与误差余项估计值比较。

（拉格朗日二次插值）解：由插值条件，二次拉格朗日插值多项式为0)4/2/)(02/()4/)(0(21)2/4/)(04/()2/)(0(1)2/0)(4/0()2/)(4/()(⋅----+⋅----+⋅----=ππππππππππππx x x x x x x L22)2/(28)2/)(4/(8πππππ----=x x x x8508.09242)2/6/(6/28)2/6/)(4/6/(8)6(22≈+=----=ππππππππππL 绝对误差为：0153.01828439924223)6(6cos≈--=+-=-ππL 相对误差为：0179.028428439)6()6(6cos≈+--=-πππL L余项为： 、)2/)(4/(!3sin )(ππξ--=x x x x r ，其中，2/0πξ<<其余项的上界为：)2/)(4/(61)(ππ--≤x x x x r 0239.06)26)(46(661)6(43≈=--≤πππππππr 比较可知，实际计算所得的绝对误差较余项公式所估计出的值要小一些。

6已知函数值212)6(,82)4(,46)3(,10)1(,6)0(=====f f f f f ，求函数的四阶均差]6,4,3,1,0[f 和二阶均差]3,1,4[f 。

（均差的计算）解：采用列表法来计算各阶均差，有从表中可查得：]6,4,3,1,0[=f 。

故6]3,1,4[=f 。

其实，根据均差的对称性，6]4,3,1[]3,1,4[==f f ，该值在第一个表中就可以查到。

7设)())(()(10n x x x x x x x f ---= 求][1,0p x x x f 之值，其中1+≤n p ，而节点)1,1,0(+=n i x i 互异。

（均差的计算）解：由均差可以表示成为函数值的线性组合，有∑=-+-------=pi p i p i i i i i i i i p x x x x x x x x x x x xx f x x x f 0111101,0))(())(())(()(][而0)(=i x f p i ≤≤0，故0][1,0=p x x x f 。

；8如下函数值表建立不超过三次的牛顿插值多项式。

（牛顿插值多项式的构造） 解：故 )2)(1(4)1(381)(----++=x x x x x x x N 。

、9求一个次数小于等于三次多项式)(x p ，满足如下插值条件：2)1(=p ，4)2(=p ，3)2(='p ，12)3(=p 。

（插值多项式的构造）解法一（待定系数法）：设d cx bx ax x p +++=23)(，则c bx ax x p ++='23)(2，由插值条件，有⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+++=++=+++=+++123927341242482d c b a c b a d c b a d c b a 解得：6,15,9,2-==-==d c b a 。