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数值计算方法
要求:
1. 独立完成,作答时要按照模版信息填写完整,写明题型、题号;
2. 作答方式:手写作答或电脑录入,使用学院统一模版(模版详见附件);
3. 提交方式:以下两种方式任选其一,
1) 手写作答的同学可以将作业以图片形式打包压缩上传;
2) 提交电子文档的同学可以将作业以word文档格式上传;
4. 上传文件命名为“中心-学号-姓名-科目.rar” 或“中心-学号-姓名-科目.doc”;
5. 文件容量大小:不得超过20MB。
请同学们按照学院平台“课程考试——离线考核——离线考核课程查看”中指定的“做题组数”作答,满分100分;
例如:“做题组数”标为1,代表学生应作答“第一组”试题;
提示:未按要求作答题目的同学,成绩以0分记!
第一组:
一、 综合题(共82分)
1、 (28分)
已知下列函数表:
0 1 2 3
1 3 9 27
(1)写出相应的三次Lagrange插值多项式;
(2)作均差表,写出相应的三次Newton插值多项式,并计算 的近似值。
2、(24分)
求方程组 的最小二乘解
3、(30分)
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;
(2)对于初始值 ,应用雅可比迭代公式、高斯-塞德尔迭代公式分别计算 (保留小数点后五位数字)
二、简述题(共18分)
1. 数值求积公式 是否为插值型求积公式?为什么?其代数精度是多少?
第二组:
一、 论述题(共53分)
1、 (27分)
确定求积公式 的待定参数,使其代数精度尽量高,并确定其代数精度.(27分)
2、(26分)
叙述在数值运算中,误差分析的方法与原则是什么?
二、计算题(共47分)
1、(30分)
用列主元消去法解线性方程组
2、(17分)
已知f (-1)=2,f (1)=3,f (2)=-4,求拉格朗日插值多项式 及f (1,5)的近似值,取五位小数。
第三组:
一、 简述题(共50分)
1、 (28分)
已知方程组 ,其中
,
列出Jacobi迭代和Gauss-Seidel迭代法的分量形式。求出Jacobi迭代矩阵的谱半径。
2、 (22分)
用牛顿法求方程 在 之间的近似根
(1) 请指出为什么初值应取2?
(2) 请用牛顿法求出近似根,精确到0.0001。
二、计算题(29分)
用反幂法求矩阵 的对应于特征值 的特征向量
三、分析题(21分)
设
(1)写出解 的牛顿迭代格式
(2)证明此迭代格式是线性收敛的
第四组:
一、 计算题(共70分)
1、 计算题(26分)
以100,121,144为插值节点,用插值法计算 的近似值,并利用余项估计误差。
2、 计算题(20分)
用复化Simpson公式计算积分 的近似值,要求误差限为 。
3、 计算题(24分)
用LU分解法求解线性方程组
二、 简述题(30分)
请写出雅可比迭代法求解线性方程组 的迭代格式,并判断其是否收敛?
第五组:
计算题
1. 写出求解线性代数方程组
的Gauss-Seidel迭代格式,并分析此格式的敛散性。(28分)
解:方程组的Gauss-Seidel迭代格式为
其迭代矩阵为
其特征方程为
解之得
谱半径 ,故迭代发散。
2.
(1)写出以0,1,2为插值节点的二次Lagrange插值多项式 ;
(2)以0,1,2为求积节点,建立求积分 的一个插值型求积公式,并推导此求积公式的截断误差。(41分)
解:在0,1,2节点构造二次lagrange插值多项式,则有
则
对上式在[0,3]上求积分,则有
其中
插值型求积公式
由于 在[0,3]上不保持常号,
故考虑构造一个二次多项式 满足下列插值条件:
由Hermite插值方法,有
对上式在[0,3]上求积分,则有
因为 为二次多项式,所以
3. 利用Gauss变换阵,求矩阵 的LU分解。(要求写出分解过程)
(31分)
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