数值分析练习题加答案(二)
因为 ,所以
13、若 ,求 和
解:由均差与导数关系
于是
8、用欧拉方法求
在点 处的近似值。(8分)
解: 等价于
( )(2分)
记 ,取 , .
则由欧拉公式
, 2分
可得 ,
4分
9、已知A= ,求 , , 10分
解: , (4分)
,
得 ,所以 。(6分)
10、、n=3,用复合梯形公式求 的近似值(取四位小数),并求误差估计。(5分)
回代得 。(2分)
5、对线性代数方程组 (10)
设法导出使雅可比(Jacobi)迭代法和高斯-赛德尔(G-S)迭代法均收敛的迭代格式,要求分别写出迭代格式,并说明收敛的理由。
解:
因其变换后为等价方程组,且严格对角占优,故雅可比和高斯-赛德尔迭代法均收敛。(5分)
雅可比迭代格式为:
(2分)
高斯-赛德尔代格式为:
解:
, 时, 3分
至少有两位有效数字。 2分
11、下列方程组Ax=b,
考查用Jacobi法和GS法解此方程组的收敛性.(8分)
解:Jacobi法的迭代矩阵是
即 ,故 ,Jacobi法法收敛、(4分)
GS法的迭代矩阵为
故 ,解此方程组的GS法不收敛。(4分)
12、写出用四阶经典的龙格—库塔方法求解下列初值问题的计算公式:(无需计算)
14、确定下列求积公式中的待定参数,使其代数精确度尽量高,并指明求积公式所具有的代数精确度.
解: 代入公式两端并使其相等,得
解此方程组得 ,于是有
再令 ,得
故求积公式具Leabharlann 3次代数精确度。15、、计算积分 ,若用复合Simpson公式要使误差不超过 ,问区间 要分为多少等分?
解:由Simpson公式余项及 得
(1,0.332353)
2
(99.997059,33.2991174)
99.997059
(1,0.3330009675)
3
(99.9990029,33.29970087)
99.9990029
(1,0.333000329)
4
(99.99900098,33.29970029)
99.99900098
(1,0.333000330)
即 ,取n=6,即区间 分为12等分可使误差不超过
2设方程 的迭代法为
证明对 ,均有 ,其中 为方程的根.(5分)
证明:迭代函数 ,对 有
,
(3分)
6、、取节点 ,求函数 在区间[0,1]上的二次插值多项式 ,并估计误差。(8分)
解:
又 5分
故截断误差 。 3分
7、用幂法求矩阵 按模最大的特征值及相应的特征向量,取 ,精确至7位有效数字。(10)
解:幂法公式为 ,
取x0=(1,1)T,列表如下:
k
yT
mk
xT
1
(102,33.9)
102
1.为了使 的近似值的相对误差限小于0.1%,要取几位有效数字?(5分)
解、解:设 有n位有效数字,由 ,知
令 ,
取 ,
故
3设 ,分别在 上求一元素,使其为 的最佳平方逼近,并比较其结果。(10分)
5分
(4分)
由结果知(1)比(2)好。(比较1分)
4、用列主元素消元法求解方程组 .(10)
解:解:
(8分)