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南昌大学_数值分析试题

2020-05-22 来源:好走旅游网
 一、单项选择题(每小题3分,共15分)i

1. 和分别作为的近似数具有( )和( )位有效数字. A.4和3 B.3和2 C.3和4 D.4和4 2. 已知求积公式,则=( )

A. B. C. D. 3. 通过点的拉格朗日插值基函数满足( ) A.=0, B. =0, C.=1, D. =1,

4. 设求方程的根的牛顿法收敛,则它具有( )敛速。

A.超线性 B.平方 C.线性 D.三次

5. 用列主元消元法解线性方程组 作第一次消元后得到的第3个方程( ). A. B. C. D.

单项选择题答案

得 评卷分 人

二、填空题(每小题3分,共15分)

1. 设, 则 , .

2. 一阶均差 3. 已知时,科茨系数,那么

4. 因为方程在区间上满足 ,所以在区间内有根。 5. 取步长,用欧拉法解初值问题的计算公

式 .

填空题答案

1. 9和 2. 3. 4. 5. 得 评卷分 人 三、计算题(每题15分,共60分)

1. 已知函数的一组数据: 求分段线性插值函数,并计算的近似值.

计算题1.答案

1. 解 ,

所以分段线性插值函数为

2. 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).

计算题2.答案

1.解 原方程组同解变形为

雅可比迭代公式为

高斯-塞德尔迭代法公式

用雅可比迭代公式得

用高斯-塞德尔迭代公式得

3. 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.

计算题3.答案

3. 解 ,,

,,,故取作初始值 迭代公式为 , ,,

方程的根

4. 写出梯形公式和辛卜生公式,并用来分别计算积分.

计算题4.答案

4 解 梯形公式 应用梯形公式得 辛卜生公式为 应用辛卜生公式得 得 评卷分 人 四、证明题(本题10分)

确定下列求积公式中的待定系数,并证明确定后的求积公式具有3次代数精确度

证明题答案

证明:求积公式中含有三个待定系数,即,将分别代入求积公式,并令其左右相等,得

得,。所求公式至少有两次代数精确度。 又由于

故具有三次代数精确度。

一、 填空(共20分,每题2分)

1. 设 ,取5位有效数字,则所得的近似值x= . 2.设一阶差商 ,

则二阶差商

3. 设, 则 , 。

4.求方程 的近似根,用迭代公式 ,取初始值 , 那么 5.解初始值问题 近似解的梯形公式是

6、 ,则A的谱半径 = 。

7、设 ,

则 和 。

8、若线性代数方程组AX=b 的系数矩阵A为严格对角占优阵,则雅可比迭代和高斯-塞德尔迭代都 。

9、解常微分方程初值问题的欧拉(Euler)方法的局部截断误差为 。

10、为了使计算的乘除法运算次数尽量的少,应将表达式改写

成 。

填空题答案

1、

2、 3、6 和 4、 5、 6、

7、 8、 收敛 9、 10、

二、计算题 (共75 分,每题15分)

1.设

(1)试求 在 上的三次Hermite插值多项式使满足 以升幂形式给出。 (2)写出余项 的表达式

计算题1.答案

1、(1) (2)

2.已知 的 满足 ,试问如何利用 构造一个收敛的简单迭代函数 ,使 0,1…收敛?

计算题2.答案

2、由 ,可得 ,

3. 试确定常数A,B,C和 a,使得数值积分公式

有尽可能高的代数精度。试问所得的数值积分公式代数精度是多少?它是否为Gauss型的?

计算题3.答案

3、 ,该数值

求积公式具有5次代数精确度,它是Gauss型的 4. 推导常微分方程的初值问题 的数值解公式: (提示: 利用Simpson求积公式。)

计算题4.答案

4、 数值积分方法构造该数值解公式:对方程 在区间 上积分, 得,记步长为h,

对积分 用Simpson求积公式得

所以得数值解公式:

5. 利用矩阵的LU分解法解方程 组

计算题5.答案

5、解:

三、证明题 (5分)

1.设 ,证明解 的Newton迭代公式是线性收敛的。

证明题答案

1、

一、填空题(20分)

(1).设是真值的近似值,则

有 位有效数字。 (2). 对, 差商( )。 (3). 设, 则 。 (4).牛顿—柯特斯求积公式的系数

和 。

填空题答案

(1)3 (2)1 (3)7 (4)1

二、计算题

1).(15分)用二次拉格朗日插值多项式的值。

插值节点和相应的函数值是(0,0),(,),(,)。

计算题1.答案

1)

2).(15分)用二分法求方程区间内的一个根,误差限。

计算题2.答案

2)

3).(15分)用高斯-塞德尔方法解方程组 ,取,迭代三次(要求按五位有效数字计算).。

计算题3.答案

3)迭代公式

4).(15分)求系数 。

计算题4.答案

4)

5). (10分)对方程组

试建立一种收敛的Seidel迭代公式,说明理由

计算题5.答案

5) 解:调整方程组的位置,使系数矩阵严格对角占优

故对应的高斯—塞德尔迭代法收敛.迭代格式为

取,经7步迭代可得: .

三、简答题

1)(5分)在你学过的线性方程组的解法中, 你最喜欢那一种方法,为什么?

2)(5分)先叙述Gauss求积公式, 再阐述为什么要引入它。

一、填空题(20分)

1. 若a=是的近似值,则a有( )位有效数字. 2. 是以为插值节点的Lagrange插值基函数,则 ( ).

3. 设f (x)可微,则求方程的牛顿迭代格式是( ).

4. 迭代公式收敛的充要条件是 。

5. 解线性方程组Ax=b (其中A非奇异,b不为0) 的迭代格式中的B称为( ). 给定方程组,解此方程组的雅可比迭代格式为( )。

填空题答案

1.3 2. 3.

4.

5.迭代矩阵,

得 评卷分 人

二、判断题(共10分)

1. 若,则在内一定有根。 ( )

2. 区间[a,b]上的三次样条函数是一个次数不超过三次的多项式。 ( )

3. 若方阵A的谱半径,则解方程组Ax=b 的Jacobi迭代法收敛。 ( )

4. 若f (x)与g (x) 都是n次多项式,且在n+1个互异点上,

则 。 ( )

5. 用近似表示产生舍入误

差。 ( )

判断题答案

1.× 2.× 3.× 4.√ 5.×

得 分 评卷人

三、计算题(70分)

1.

(10分)已知f (0)=1,f (3)=,f (4)=,求过这三点的

二次插值基函数l1(x)=( ),=( ), 插值多项式

P2(x)=( ), 用三点式求得( ).

计算题1.答案

1.

2. (15分) 已知一元方程。

1)求方程的一个含正根的区间;

2)给出在有根区间收敛的简单迭代法公式(判断收敛性); 3)给出在有根区间的Newton迭代法公式。

计算题2.答案

2.(1) (2) (3)

3. (15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.

计算题3.答案

4. (15分)设初值问题 .

(1) 写出用Euler方法、步长h=解上述初值问题数值解的公式; (2) 写出用改进的Euler法(梯形法)、步长h=解上述初值问题数值

解的公式,并求解,保留两位小数。

计算题4.答案

4.

5. (15分)取节点,求函数在区间上的二次插值多项式,并估计误差。

计算题5.答案

5.

=1+2(

一、填空题( 每题4分,共20分)

1、数值计算中主要研究的误差

有 和 。 2、设是n次拉格朗日插值多项式的插值基函数,

则 ; 。 3、设是区间上的一组n次插值基函数。则插值型求积公式的代数精度为 ;插值型求积公式中求积系

数 ;且 。 4、辛普生求积公式具有 次代数精度,其余项表达式

为 。 5、则。

填空题答案

1.相对误差 绝对误差 2. 1

3. 至少是n b-a 4. 3 5. 1 0

二、计算题

1、已知函数的相关数据

由牛顿插值公式求三次插值多项式,并计算的近似值。

计算题1.答案

解:差商表 由牛顿插值公式:

2、(10分)利用尤拉公式求解初值问题,其中步长,。

计算题2.答案

解:

3、(15分)确定求积公式

中待定参数的值,使求积公式的代数精度尽量高;并指出此时求积公式的代数精度。

计算题3.答案

解:分别将,代入求积公式,可得。

令时求积公式成立,而时公式不成立,从而精度为3。

4、(15分)已知一组试验数据如下 :

求它的拟合曲线(直线)。

计算题4.答案

解:设则可得 于是,即。

5、(15分)用二分法求方程在区间内的根时,若要求精确到小数点后二位,(1) 需要二分几次;(2)给出满足要求的近似根。

计算题5.答案

解:6次;。

6、(15分)用列主元消去法解线性方程组

计算题6.答案

解: 即

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