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数值分析试卷及其答案1
2025-09-28 02:07:32 责编:小OO
文档
1.已知都有6位有效数字,求绝对误差限。(4分)

解: 

由已知可知,n=6

           2分

              2分

2.已知  求(6分)

解:

                                                      1分

                                                     1分

                                                        1分

       =                                2分

                                               1分

3.设  (6分)

1写出f(x)=0解的Newton迭代格式

2当a为何值时, (k=0,1……)产生的序列收敛于

解:

①Newton迭代格式为:      3分

②          3分

4.给定线性方程组Ax=b,其中: ,用迭代公式(k=0,1……)求解Ax=b,问取什么实数,可使迭代收敛    (8分)

解:

所给迭代公式的迭代矩阵为                     2分

其特征方程为                        2分

即,解得                                           2分

要使其满足题意,须使,当且仅当                      2分

5.设方程Ax=b,其中    ,试讨论解此方程的Jacobi迭代法的收敛性,并建立Gauss-Seidel迭代格式  (9分)

解:

                                   3分

                                  2分

即,由此可知Jacobi迭代收敛                            1分

Gauss-Seidel迭代格式:

  (k=0,1,2,3……)                       3分

6.用Doolittle分解计算下列3个线性代数方程组:(i=1,2,3)其中

    ,  (12分)

解:

   ①

       

   A=        =LU                                    3分

  由Ly=b1,即    y=   得y=                          1分

  由Ux1=y,即    x1=   得x1=                        2分

  ②

       x2=

   由Ly=b2=x1,即    y=   得y=                         1分

   由Ux2=y,即    x2=   得x2=                       2分

  ③

      x3=

   由Ly=b3=x2,即    y=   得y=                     1分

   由Ux3=y,即    x3=   得x3=                   2分

7.已知函数y=f(x)有关数据如下:

要求一次数不超过3的H插值多项式,使  (6分)

解:

作重点的差分表,如下:

              3分

         =-1+(x+1)-x(x+1)+2x.x(x+1)

      =                                                            3分

8.有如下函数表:

试计算此列表函数的差分表,并利用Newton前插公式给出它的插值多项式 (7分)

解:

   由已知条件可作差分表,

           3分

     (i=0,1,2,3)为等距插值节点,则Newton向前插值公式为:

   

         =4+5x+x(x-1)

         =                                                    4分

9.求f(x)=x在[-1,1]上的二次最佳平方逼近多项式,并求出平方误差 (8分)

解:

   令                                            2分

取m=1, n=x, k=,计算得:

   (m,m)= =0      (m,n)= =1     (m,k)= =0

   (n,k)= =0.5   (k,k)= =0     (m,y)= =1

   (n,y)= =0     (k,y)= =0.5

   得方程组:                                            3分

   解之得(c为任意实数,且不为零)

   即二次最佳平方逼近多项式                          1分

   平方误差:                    2分

10.已知如下数据:用复合梯形公式,复合Simpson公式计算的近似值(保留小数点后三位)  (8分)

解:

   用复合梯形公式:

   

      =3.139                                                               4分

   用复合Simpson公式:

   

      =3.142                                                               4分

11.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?若改用复合梯形公式达到同样精确度,区间应分为多少等分?  (10分)

解: ①由Simpson公式余项及得

                 2分

即,取n=6                                         2分

即区间分为12等分可使误差不超过                           1分

②对梯形公式同样,由余项公式得

                                           2分

即                                              2分

即区间分为510等分可使误差不超过                          1分

12.用改进Euler格式求解初值问题:要求取步长h为0.1,计算y(1.1)的近似值 (保留小数点后三位)[提示:sin1=0.84,sin1.1=0.]  (6分)

解:

改进Euler格式为:

                                 2分

于是有

   (n=0,1,2……)    2分

由y(1)= =1,计算得

                                         2分

即y(1.1)的近似值为0.838下载本文

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