数值分析复习题及答案.docx
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1、数值分析复习题及答案数值分析复习题 一、选择题 1. 3.142和3.141分别作为p的近似数具有和位有效数字. A4和3 B3和2 C3和4 D4和4 22. 已知求积公式1f(x)dx121f(1)+Af+f(2)636,则A 1112A 6 B3 C2 D3 3. 通过点(x0,y0),(x1,y1)的拉格朗日插值基函数l0(x),l1(x)满足 0, Al0(x0)l0(x0)l1(x1)=0l1(x1)=1 B l0(x0)l0(x0)0,l1(x1)=1l1(x1)=1 C1, D 1, 4. 设求方程f(x)=0的根的牛顿法收敛,则它具有敛速。 A超线性 B平方 C线性 D三次
2、x1+2x2+x3=02x1+2x2+3x3=3-x-3x=225. 用列主元消元法解线性方程组1 作第一次消元后得到的第3个方程. -x2+x3=2-2x2+1.5x3=3.5-2x2+x3=3x2-0.5x3=-1.5 A B C D 二、填空 *1. 设 x=2.3149541.,取5位有效数字,则所得的近似值x= . f(x1,x2)=2.设一阶差商 f(x2)-f(x1)x2-x1=f(x3)-f(x2)6-151-4=-3f(x2,x3)=2-1x3-x24-22 , 则二阶差商 f(x1,x2,x3)=_1 TX=(2,-3,-1)3. 设, 则|X|2= ,|X|= 。 24求
3、方程 x-x-1.25=0 的近似根,用迭代公式 x=x+1.25,取初始值 x0=1, 那么 x1=_。 y=f(x,y)y(x0)=y0y_。5解初始值问题 近似解的梯形公式是 k+1 11A=-51,则A的谱半径 6、 。 7、设 f(x)=3x2+5, xk=kh, k=0,1,2,. , 。 ,则fxn,xn+1,xn+2= 和fxn,xn+1,xn+2,xn+3=8、若线性代数方程组AX=b 的系数矩阵A为严格对角占优阵,则雅可比迭代和高斯-塞德尔迭代都 。 9、解常微分方程初值问题的欧拉方法的局部截断误差为 。 y=10+10、为了使计算成 。 123+-x-1(x-1)2(x-
4、1)3的乘除法运算次数尽量的少,应将表达式改写TX=(2,3,-4)11. 设, 则|X|1= ,|X|2= . 12. 一阶均差f(x0,x1)=13(3)(3)C0=,C1(3)=C2=(3)C88,那么3= 13. 已知n=3时,科茨系数14. 因为方程f(x)=x-4+2x=0在区间1,2上满足 ,所以f(x)=0在区间内有根。 15. 取步长h=0.1,用欧拉法解初值问题yy=2+yxy(1)=1的计算公式 . *16.设x=2.40315是真值x=2.40194的近似值,则x有 位有效数字。 317. 对f(x)=x+x+1, 差商f0,1,2,3=( )。 T|X|=X=(2,-
5、3,7)18. 设, 则 。 2 19.牛顿柯特斯求积公式的系数和k=0(n)Ck=n 。 20. 若a=2.42315是2.42247的近似值,则a有( )位有效数字. l(x),l(x),L,l(x)0,1,L,n01n21. 是以为插值节点的Lagrange插值基函数,则i=022. 设f (x)可微,则求方程x=f(x)的牛顿迭代格式是( ). (k+1)(k)X=BX+f收敛的充要条件是 。 23. 迭代公式nili(x)=( ). (k+1)(k)x=Bx+f中的B称为( ). 给定方程24. 解线性方程组Ax=b (其中A非奇异,b不为0) 的迭代格式9x1-x2=8组x1-5x
6、2=-4,解此方程组的雅可比迭代格式为( 25、数值计算中主要研究的误差有 和 。 )。 26、设nlj(x)(j=0,1,2n)是n次拉格朗日插值多项式的插值基函数,则lj(xi)= (i,j=0,1,2n);l(x)=jj=0 。 27、设lj(x)(j=0,1,2n)是区间a,b上的一组n次插值基函数。则插值型求积公式的代数精度为 ;插值型求积公式中求积系数Aj= ;且Aj=0nj= 。 28、辛普生求积公式具有 次代数精度,其余项表达式为 。 2f(x)=x+1,则f1,2,3=_,f1,2,3,4=_。 29、30.设x* = 1.234是真值x = 1.23445的近似值,则x*有
7、 位有效数字。 3设 f(x)=x+x-1,则差商(均差)f0,1,2,3= ,f0,1,2,3,4= 。 31.32.求方程x=f(x)根的牛顿迭代格式是 。 12A=34,则A= , A1= 。 33.已知3 34. 方程求根的二分法的局限性是 。 三、计算题 19f(x)=x, x0=, x1=1, x2=44 1设 194,4f(x)上的三次Hermite插值多项式H(x)使满足试求 在 32H(xj)=f(xj), j=0,1,2,. H(x1)=f(x1),H(x)以升幂形式给出。 写出余项 R(x)=f(x)-H(x)的表达式 2已知 的 满足 ,试问如何利用 构造一个收敛的简单
8、迭代函数 ,使 0,1收敛? y=f(x,y)hy=y+(yn+1+4yn+ynn+1n-1-1)y(x)=y0033 推导常微分方程的初值问题 的数值解公式: 4 利用矩阵的LU分解法解方程 组 x1+2x2+3x3=142x1+5x2+2x3=183x+x+5x=20312y=5. 已知函数11+x2的一组数据:的近似值. 求分段线性插值函数,并计算f(1.5)10x1-x2-2x3=7.2-x1+10x2-2x3=8.3-x-x+5x=4.2236. 已知线性方程组1写出雅可比迭代公式、高斯塞德尔迭代公式;于初始值X()=(0,0,0)0,应用雅可比迭代公式、高斯塞德尔迭代公式分别计算X
9、(1). 31,2之间的近似根 7. 用牛顿法求方程x-3x-1=0在请指出为什么初值应取2?请用牛顿法求出近似根,精确到0.0001. 1dx01+x8. 写出梯形公式和辛卜生公式,并用来分别计算积分. 1 4 9用二次拉格朗日插值多项式L2(x)计算sin0.34的值。 插值节点和相应的函数值是,。 3-210.用二分法求方程f(x)=x-x-1=0在 1.0,1.5区间内的一个根,误差限e=10。 4x1+2x2+x3=11x1+4x2+2x3=182x+x+5x=22(0)Tx=(0,0,0)12311.用高斯-塞德尔方法解方程组 ,取,迭代三次(要求按五位有效数字计算).。 12.求
10、系数1A1,A2和A3,使求积公式11f(x)dxAf(-1)+Af(-)+Af对于次数2的一切多项式都精确成立123-133 3x1+2x2+10x3=1510x1-4x2-x3=52x+10x-4x=82313. 对方程组 1试建立一种收敛的Seidel迭代公式,说明理由 14. 确定求积公式 数精度. 1-1f(x)dxAf(-0.5)+Bf(x1)+Cf(0.5) 的待定参数,使其代数精度尽量高,并确定其代y=3x+2y15. 设初值问题 y(0)=10x1. (1) 写出用Euler方法、步长h=0.1解上述初值问题数值解的公式; (2)写出用改进的Euler法、步长h=0.2解上述
11、初值问题数值解的公式,并求解y1,y2,保留两位小数。-x16. 取节点x0=0,x1=0.5,x2=1,求函数y=e在区间0,1上的二次插值多项式P2(x),并估计误差。 17、已知函数y=f(x)的相关数据 13=PP3(x)2的近似值。 由牛顿插值公式求三次插值多项式,并计算 5 y=-y+x+1,y(0)=1.18、利用尤拉公式求解初值问题,其中步长h=0.1,x(0,0.6)。 19确定求积公式h-hf(x)dxA0f(-h)+A1f(0)+A2f(h)。 中待定参数Ai的值(i=0,1,2),使求积公式的代数精度尽量高;并指出此时求积公式的代数精度 20、已知一组试验数据如下 :
12、2x1+3x2+4x3=6,3x1+5x2+2x3=5,4x+3x+30x=32.23求它的拟合曲线。用列主元消去法解线性方程组122. 已知(1)用拉格朗日插法求f(x)的三次插值多项式;(2)求x, 使f(x)=0。 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 24、用Gauss消去法求解下列方程组11f(x)f(-1)+2f(x1)+3f(x2)x1, x2-13. 试求使求积公式的代数精度尽量高,并求其代数精度。. 取步长y=2x-5y (1x2)y(1)=1h=0.2, 用梯形法解常微分方程初值问题 12x1-3x2+3x3=15-18x1+
13、3x2+3x3=-15x+x+x=623. 用列主元消去法求解方程组1并求出系数矩阵A的行列式detA的值. 6 用牛顿(切线)法求3的近似值。取x0=1.7, 计算三次,保留五位小数。29、已知数据如下: 求形如y=1a+bx拟合函数。 L2(x)30、用二次拉格朗日插值多项式计算sin0.34。插值节点和相应的函数值如下表。 31、利用改进的尤拉方法求解初值问题,其中步长h=0.2 y=y+x,y(0)=1.x(0,0.8)。 32、讨论用Jacobi和Gauss-Seidel迭代法求解方程组Ax=b的收敛性,如果收敛,比较哪种方法收敛快。其中30-2A=021-212. 简述题:叙述在数
14、值运算中,误差分析的方法与原则是什么? 7 数值分析复习题答案 一、选择题1.A 2.D 3.D 4.C 5.B 5f(x2,x3)-f(x1,x2)2-(-3)11f(x1,x2,x3)=x3-x14-16 3、6 和 14 4、1.5 二、填空1、2.3150 2、hyk+f(xk,yk)+f(xk+1,yk+1)fx,x,x=3,fxn,xn+1,xn+2,xn+3=025、 6、r(A)=6 7、nn+1n+2;8、 收y=10+1131+2-x-1(x-1)(x-1)f(x0)-f(x1) 11. 9和29 ;12. O(h)敛 9、 10、x0-x11 13. 8 0.1yk+1=
15、yk1.1+2(1+0.1k),k=0,1,2Lf(1)f(2)0y0=114. 15. ;16、3 ;17、1 ;18、7 ;19、1;203;k+11(k)x1=(8+x2)9xn-f(xn)xk+1=1(4+x(k)xn+1=xn-211-f(xn);23. r(B)1;24、.迭代矩阵, 521.x;22.;25.相对误差 绝对误差 1,i=j,0,ij 1;27. 至少是n 26.xn+1=xn-4;31、1,0;32、 三、计算题 bakl(x)dx,b-a ;28. 3 -b-ab-a4(4)f(z),z(a,b)1802;29. 1 0;30、xn-f(xn)1-f(xn);3
16、3、 7, 6;34、收敛速度慢,不能求偶重根。 1解: H(x)=-14326322331x+x+x-22545045025 19-51919R(x)=x2(x-)(x-1)2(x-),x=x(x)(,)4!164444 1x=-(j(x)-3x)=y(x)22解 :由 x=j(x),可得 x-3x=j(x)-3x, 111因 y(x)=-(y(x)-3) , 故y(x)=j-31222 故 xk+1=y(xk)=-1j(xk)-3xk , k=0,1,. 收敛。2 8 y=f(x)在区间 xn-1,xn+1上积分, 3 .解 : 数值积分方法构造该数值解公式:对方程 xn+1xn-1xn+
17、1y(xn+1)=y(xn-1)+得xn+1f(x,y(x)dx,记步长为h, 对积分 xn-1f(x,y(x)dx用Simpson求积公式得 xn-1f(x,y(x)dx2hhf(xn-1)+4f(xn)+f(xn+1)(yn+1+4yn+yn-1)63hyn+1=yn-1+(yn+1+4yn+yn-1)3所以得数值解公式: 4解 11231-4A=LU=21-243-51 令 Ly=b 得 y=(14,-10,-72)T, Ux=y 得 x=(1,2,3)T . x-1x-0%Lx=1+0.5=1-0.5x()x0,10-11-05. 解 , x-2x-1%Lx=0.5+0.2=-0.3x
18、+0.8()x1,21-22-1, 所以分段线性插值函数为 1-0.5xx0,1%L(x)=0.8-0.3xx1,2 %L(1.5)=0.8-0.31.5=0.356. 解 :原方程组同解变形为 x1=0.1x2+0.2x3+0.72x2=0.1x1-0.2x3+0.83x=0.2x+0.2x+0.84123 雅可比迭代公式为 (m)(m)x1(m+1)=0.1x2+0.2x3+0.72(m+1)(m)(m)x2=0.1x1-0.2x3+0.83(m+1)(m)(m)x=0.2x+0.2x+0.84(m=0,1.)312 高斯塞德尔迭代法公式 (m)(m)x1(m+1)=0.1x2+0.2x3
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