计算方法试题集及答案(新)(3)

2020-03-26 20:30

|R2(x)|?|e?x?P2(x)|?故截断误差

1|x(x?0.5)(x?1)|3!。

10、已知f (-1)=2,f (1)=3,f (2)=-4,求拉格朗日插值多项式L2(x)及f (1,5)的近似值,取五位小数。

解:

L2(x)?2?(x?1)(x?2)(x?1)(x?2)(x?1)(x?1)?3??4?(?1?1)(?1?2)(1?1)(1?2)(2?1)(2?1)

?234(x?1)(x?2)?(x?1)(x?2)?(x?1)(x?1)323 1f(1.5)?L2(1.5)??0.0416724

11、(12分)以100,121,144为插值节点,用插值法计算115的近似值,并利用余项估计误差。 用Newton插值方法:差分表: 100 121 144 1 0 1 1 0.0476190 1 2 0.0434783 -0.0000941136 115?10+0.0476190(115-100)-0.0000941136(115-100)(115-121)

=10.7227555

3?f'''?x??x28

5R?f'''????115?100??115?121??115?144?3!5?13?1002?15?6?29?0.0016368

12、(10分)已知下列函数表: x 0 1 f(x) 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f(1.5)的近似值。 解:(1)

L3(x)?(x?1)(x?2)(x?3)(x?0)(x?2)(x?3)(x?0)(x?1)(x?3)(x?0)(x?1)(x?2)???(0?1)(0?2)(0?3)(1?0)(1?2)(1?3)(2?0)(2?1)(2?3)(3?0)(3?1)(3?2)?

438x?2x2?x?133

11

0113229624(2)均差表:327 18 6 3

Nx)?1?2x?2x(x?1)?43(3x(x?1)(x?2)

f(1.5)?N3(1.5)?5

13、 已知y=f(x)的数据如下 x 0 2 3 f(x) 1 3 2 求二次插值多项式 及f(2.5)

解:

14、设

(1)试求 在 上的三次Hermite插值多项式H(x)H(x)以升幂形式给出。

(2)写出余项 的表达式

解 (1)

(2)

第四章 数值积分

使满足12

一、填空题 1、求

?21x2dx,利用梯形公式的计算结果为 2.5 ,利用辛卜生公式的计算结果为

2.333 。

2. n次插值型求积公式至少具有 n 次代数精度,如果n为偶数,则有 n+1 次代数精度。

3. 梯形公式具有1次代数精度,Simpson公式有 3 次代数精度。

4.插值型求积公式5、 计算积分?0.51?Af?x???f?x?的求积系数之和 b-a 。

kkk?0anb,取4位有效数字。用梯形公式计算求得的近似值为 0.4268 ,用辛

卜生公式计算求得的近似值为 0.4309 ,梯形公式的代数精度为 1 ,辛卜生公式的代数精度为 3 。

6、 已知f (1)=1,f (3)=5,f (5)=-3,用辛普生求积公式求

xdx?15f(x)dx≈( 12 )。

7、 设f (1)=1, f(2)=2,f (3)=0,用三点式求f?(1)?( 2.5 )。

?8、若用复化梯形公式计算

个求积节点。

110exdx,要求误差不超过10,利用余项公式估计,至少用 477

?62f(x)dx?[f(?1)?8f(0)?f?(1)]??199、数值积分公式的代数精度为 2 。

10、已知f(1)?1.0,f(2)?1.2,f(3)?1.3,则用辛普生(辛卜生)公式计算求得

?13f(x)dx?_________答案:2.367,0.25

,用三点式求得f?(1)? 。

10、 数值微分中,已知等距节点的函数值 , 则由三点的求导公式,有

11、

对于n+1个节点的插值求积公式

至少具有n次代数精度.

二、单项选择题:

1、等距二点求导公式f?(x1) ?( A )。

(A)

f(x1)?f(x0)x1?x0(B)f(x1)?f(x0)x0?x1(C)f(x0)?f(x1)x0?x1n(D)f(x1)?f(x0)x1?x0

2、在牛顿-柯特斯求积公式:

?baf(x)dx?(b?a)?Ci(n)f(xi)i?0(n)Ci中,当系数是负值时,公

13

式的稳定性不能保证,所以实际应用中,当( A )时的牛顿-柯特斯求积公式不使用。

(A)n?8, (B)n?7, (C)n?10, (D)n?6, 三、问答题

1.什么是求积公式的代数精确度?如何利用代数精确度的概念去确定求积公式中的待定参数? 答:一个求积公式如果当为任意m次多项式时,求积公式精确成立,而当为次数大于m次多项式时,它不精确成立,则称此求积公式具有m次代数精确度。根据定义只要令代入求积公式两端,公式成立,得含待定参数的m+1个方程的方程组,这里m+1为待定参数个数,解此方程组则为所求。 四、计算题

1、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. (1)

解:本题直接利用求积公式精确度定义,则可突出求积公式的参数。 令

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。

(2)

14

(3) 解:令

代入公式精确成立,得

解得,

得求积公式

故求积公式具有2次代数精确度。

2.求积公式

?10f(x)d?x0A(0?f)1'A?(f10)B已f(知0)其余项表达式为,

R(f)?kf'''(?),??(0,1),试确定系数A0,A1,B0,使该求积公式具有尽可能高的代数精度,并给出

代数精度的次数及求积公式余项。

15


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