数值分析练习题加答案(一)(2)

2019-01-12 19:00

八、写出方程的Newton迭代格式,并迭代一次求近似解(6分) (1) (2) 解:(1)

取x0?2,则x1?

(2)f(x)?x2?3x?ex?2,f'(x)?2x?3?ex

则xk?12xk?3xk?exk?2, ?xk?xk2xk?3?e 在x0?2附近的根。

在x0?1附近的根。

17 (3分) 9取x0?1,则x1?

1 (3分) 1?e九、已知三点Gauss公式(10分)

1585 ??1f(x)dx?f(0.6)?f(0)?f(?0.6),用该公式估算?0.5xdx的

9991值。

?1?a?b?a?4解:令t?ax?b,于是有:?,于是t?4x?3 ???1?0.5a?bb??3??1111t?3dx?dt,于是?xdx??dt(5分) 0.5?1444 令f(t)?1t?3,就得: 44?1?1f(x)dx?585513?6813513?6f(0.6)?f(0)?f(?0.6)??????999944944944(5分)

十、龙格库塔(10分)

取步长h?0.4,写出用经典四阶Runge-Kutta方法求解初值问题

?dy??xsin(x?y)的计算公式。 ?dx??y(1)?0(1?x?9)解:xn?x0?nh?1?0.4n y0?0 (1分)

h?y?y?(k1?2k2?2k3?k4)n?n?16??k1?f(xn,yn)?hh?(6分) ?k2?f(xn?,yn?k1)22?hh?k?f(x?,y?k2)nn?322???k4?f(xn?h,yn?hk3)取n?0,1,2?,20,,其经典四阶Runge-Kutta计算公式为:

0.4?y?y?(k1?2k2?2k3?k4)n?n?16??k1?(1?0.4n)sin(1?0.4n?yn)??k2?(1.2?0.4n)sin(1.2?0.4n?yn?0.2k1)(3分) ?k?(1.2?0.4n)sin(1.2?0.4n?y?0.2k)n2?3?k4?(1.4?0.4n)sin(1.4?0.4n?yn?0.4k3)??

十一、用乘幂法计算矩阵A按模最大特征值和相应的特征向量。取

(7分) x(0)?(1,1,1)T,迭代两步即可。

??4140?? ?5130其中A???????102??解:y(1)?Ax(0)y(1)y(1)???4140??1??10???1???8? ?(1)?10(3分) ???5130?????????102????1????1??x(1)??(1,0.8,0.1)T

y(2)?Ax(1)??4140??1??7.2???0.8???5.4? ?(2)?7.2 ???5130?????????102????0.1?????0.8???7.2?

1?(4分) 5.4相应特征向量取??7.2????0.8??

十二、设x0,x1,?xn为n?1个互异的节点,li(x)(i?0,1?n)为这组节点上的n次Lagrange插值基函数,证明:?xikli(x)?xk(k?0,1?n)(8分)。

0n

证明:对于k?0,1,?,n,令f(x)?xk,则f(x)的次Lagrange插值多项式为 Ln(x)??xikli(x)(2分)

i?0n相应的余项为Rn(x)?f(x)?Ln(x)?1f(n?1)(x)(x?x0)?(x?xn)(2分) (n?1)!由于k?n,所以fn?1(x)?0,即Rn(x)?0(2分) 从而得出xk?Ln(x)

即得证?xikli(x)?xk(k?0,1?n)(2分)

0n


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