数值分析试卷及其答案

发布 2023-12-26 08:50:11 阅读 3000

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。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)

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:

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:

因为,所以。

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)

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)

13、若,求和。

解:由均差与导数关系。

于是。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。故求积公式具有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。

即,取n=6,即区间分为12等分可使误差不超过。

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