西安交通大学
计算方法实验报告
基于Matlab
学院：机械工程学院
姓名：XXX
学号：
指导老师：XXX
目录
问题1 (3)
一、计算
100000
2
1
1
k
S
k
=
=∑
,要求误差小于6
10-,给出实现算法。 (3)
1.1 问题分析 (3)
1.2 实验结果 (3)
1.3 结果分析 (4)
问题2 (5)
二、编写实现对N阶非奇矩阵A进行LU分解的程序。 (5)
2.1 问题分析 (5)
2.2 实验结果 (6)
2.3 结果分析 (7)
问题3 (8)
三、编写程序实现大规模方程组的列主元高斯消去法程序，并对所附的方程组进行求解。具体的要求参见所附的相关文档。针对本专业中所碰到的实际问题，提炼一个使用方程组进行求解的例子，并对求解过程进行分析、求解。 (8)
3.1 问题分析 (8)
3.2 实验结果 (9)
3.3 结果分析 (13)
3.4 工程实例 (13)
问题4 (16)
四、已知某产品从1900年到2010年每隔10年的产量,用多项式插值和三次样条插值的方法，画出每隔一年的插值曲线的图形, 试计算并比较在不同方法下的2005年以及2015年的产量。 (16)
4.1 问题分析 (16)
4.2 实验结果 (19)
4.3 结果分析 (20)
问题5 (21)
五、假定某天的气温变化记录如下表所示，试用最小二乘法找出这一天的气温变化的规律,试计算这一天的平均气温。 (21)
5.1 问题分析 (21)
5.2 实验结果 (24)
5.3 结果分析 (27)
附录 (28)
附录一 (28)
附录二 (29)
附录三 (30)
附录四 (34)
附录五 (39)
问题1
一、 计算
100000
2
1
1k S k ==
∑
,要求误差小于610-,给出实现算法。
1.1 问题分析
在保证计算精度的前提下，为了减少计算量，可以考虑截取计算式子的一部分作为计算结果。因此解决此问题可以采用以下算法：
第一步：截取前k 项，估计计算误差范围，使误差范围满足题目要求。假设累加到第n-1项满足要求，可用下式评估误差范围，∑1
n(n+1)100000n <∑1
n 2100000n <∑1
n(n?1)100000n
，即1
n ?1
100001<∑1
n 100000n <1
n?1?1
100000，因此若计算到第n-1项，然后加上(1
n ?1
100001+1
n?1?1
100000）/2，误差e ≤|(1
n?1?1
100000)?(1
n ?1
100001)|/2；
第二步：计算满足要求的前k 项的精确值，并给出最大误差，实际最大误差取ess =|(1
n?1?1
100000)?(1
n ?1
100001)|/2；
第三步：评估算法的能否达到要求，可以通过计算准确值来评估，以及算法的效率，主要指浮点运算量。
Matlab 求解见附录一。
1.2 实验结果
最大误差: e1 = 1.0017e-006 截取的项数: b = 706 估算值: 1.6449240678 准确值: 1.6449240669 实际误差:
ess = 5.7464e-010
1.3结果分析
从实际误差ess = 5.7464e-010可以看出，上述算法达到了精度要求；该算法实际进行的运算量约为5X706flop，与直接计算2X100000flop相比，效率还是挺高的，可以达到要求。
问题2
二、 编写实现对N 阶非奇矩阵A 进行LU 分解的程序。
2.1 问题分析
算法如下：设矩阵*A ()ij n n a =的各阶顺序主子式均不为零，即：
()0(1,2,3,)i ij a i k ≠=L ，设n 阶方阵A 的顺序主子式121,,,n D D D -L 均不为零，则
A 的LU 分解存在且唯一。
可得：A 有分解式
111212122212n n n n nn a a a a a a a a a ??
? ? ?
???L
L M M M L
=
2112111n n l l l ??
? ? ?
???M O L
11121222n n nn u u u u u u ??
?
? ? ??
?
L L O M =LU （1）
对比等式左边和右边乘积矩阵LU 的第r 行主对角元（含主对角元）的对应元素，得
1r
ri rk ki k a l u ==∑ (,,;1,2,,).i r n r n ==L L （2）
再对比等式两边第r 列主对角元以下（不含主对角元）的对应元素，得
1r
ir ik kr
k a l u ==∑ (1,,;1,2,,1).i r n r n =+=-L L （3）
当r=1时，由（2）和（3）式分别解出
11i i u a = (1,2,,),i n =L （4） 1
111
i i a l u =
(2,3,,).i n =L （5） 假设已求出U 的第1至r-1行，L 的第1至r-1列，由式（2）和式（3）分别得出计算U 的第r 行、L 的第r 列元素的计算公式：
1
1r ri ri rk ki
k u a l u -==-∑ (,,;2,3,),i r n r n ==L L （6）
1
1
r ir rk kr
k ir rr
a l u l u -=-=
∑ (1,,;2,3,1).i r n r n =+=-L L （7）
称由（4）~（7）式所表示的矩阵分解为Doolittle 分解，也称为LU 分解。 Matlab 程序求解见附录二。
2.2 实验结果
输入任意非奇矩阵进行验证。 请输入矩阵A
请输入系数矩阵A=:[2 -2 -1;1 -3 5;4 -2 -1] A =
2 -2 -1 1 -
3 5
4 -2 -1 L =
1.0000 0 0 0.5000 1.0000 0
2.0000 -1.0000 1.0000 U =
2.0000 -2.0000 -1.0000 0 -2.0000 5.5000 0 0 6.5000
2.3结果分析
输入A非奇矩阵，与计算结果相同，达到了要求，可以实现对N阶非奇矩阵的LU分解。
问题3
三、 编写程序实现大规模方程组的列主元高斯消去法程序，并对所附的方程组进行求解。具体的要求参见所附的相关文档。 针对本专业中所碰到的实际问题，提炼一个使用方程组进行求解的例子，并对求解过程进行分析、求解。
3.1 问题分析
有线性方程组Ax b =，设A 是可逆矩阵。列主元消去法的基本思想就是通过列主元的选取将初等行变换作用于方程组的增广矩阵[]|B A b =，将其中的A 变换成一个上三角矩阵，然后求解这个三角形方程组。
将方程组用增广矩阵
[]()
(1)
|ij n n B A b a ?+==表示。
第一步：消元过程，对1,2,,1k n =-L 选主元，找
{},1,,k i k k n ∈+L 使得
,max k i k ik
k i n
a a ≤≤=
如果
,0
k i k a =，则矩阵A 奇异，程序结束；否则执行（3）； 如果
k i k
≠，则交换第k 行与第
k
i 行对应元素位置，k kj i j a a ?，
,,1j k n =+L ；
消元，对,,i k n =L ，计算/,ik ik kk l a a =对1,,1j k n =++L ，计算
.
ij ij ik kj a a l a =-
第二步：回代过程： 若
0,
nn a =则矩阵奇异，程序结束；否则执行（2）；
,1/;
n n n nn x a a +=对1,,2,1i n =-L ，计算
,11/n i i n ij j ii
j i x a a x a +=+??
=- ???∑
对较小规模的系数矩阵A 可按正常方法求解，但对于所给的43200阶矩阵，不可能有那么大的储存空间来储存，考虑到带状矩阵的算法不对零元进行计算，因此只需要储存非零元的即可。可采用“对角线”存储方式，按下列方式存放。其中下带宽p=1，上带宽q=3.
( 0
a 11a 12a 13a 14a 21a 22a 23a 24a 25
a 32
a 33a 34a 35a 36?????a n,n?1
a nn
0)
它需要n ×（p +q +1）个数组，节省了很大存储空间，适合解决大规模带状压缩矩阵的问题，fun004、fun005就是按照这种方式求解的。按这种方式存放，矩阵的（i ，j ）元在数组中的（i ，j-i+p+1）位置。
Matlab 求解程序见附录三。
3.2 实验结果
3.2.1
fun003.dat 调试程序用
id =F1E1D1A0 ver =102 n = 10 方程组的解： x[1]=1.000000 x[2]=1.000000 x[3]=1.000000 x[4]=1.000000 x[5]=1.000000 x[6]=1.000000 x[7]=1.000000 x[8]=1.000000
x[9]=1.000000
x[10]=1.000000
3.2.2fun001.dat
用时50s。
id =F1E1D1A0
ver =101
n = 1024
3.2.3fun002.dat
用时75s。
id =F1E1D1A0
ver =102
n =1560
3.2.4fun00
4.dat测试矩阵
id =F1E1D1A0
ver =201
n =10
q=3
方程组的解：
x[1]=1.895000
x[2]=1.895000
x[3]=1.895000
x[4]=1.895000
x[5]=1.895000
x[6]=1.895000
x[7]=1.895000
x[8]=1.895000
x[9]=1.895000
x[10]=1.895000
将系数矩阵转换成正常矩阵存储，验证结果一样。
3.2.5fun005.dat
用时60s。
id =F1E1D1A0
ver =201
n =43200
q =3
3.3结果分析
由上面结果可以看出，所编写程序可以解决正常系数矩阵方程组，同时能解决带状系数矩阵方程组，并且在解决该类系数矩阵时具有很高的效率。
3.4工程实例
在工程技术中所遇到的电路，大多数是很复杂的，这些电路是由电器元件按照一定方式互相连接而构成的网络。在电路中，含有元件的导线称为支路，而三条或三条以上的支路的会合点称为节点。以下图为例，求解电路网络中各条支路
上的电流。
解:
a)问题分析：
对于这类问题的计算，通常采用基尔霍夫（Kirchhoff）定律来解决。设各节点的电流如图所示，则由基尔霍夫第一定律（简记为KCL）回路电压的关系，任何一个闭合回路的电流服从希尔霍夫电压定律：沿某个方向环绕回路一周的所有电压降U的代数和等于沿同一方向环绕该回路一周的电源电压的代数和。
b)算法：
回路1的电路方程为12I1?4I2?7I3=40;
回路2的电路方程为?4I1+13I2?5I4=?10;
回路3的电路方程为?7I1+15I3?6I4=30;
回路4的电路方程为?5I2?6I3+14I4=20.
于是求各个支路的电流就归结为下面齐次线性方程组的求解
{12I1?4I2?7I3=40
?4I1+13I2?5I4=?10
?7I1+15I3?6I4=30
?5I2?6I3+14I4=20 c)Matlab求解：
利用列主元高斯消去法函数
>> clc;
>>clear all;
>> A=[12,-4,-7,0;-4,13,0,-5;-7,0,15,-6;0,-5,-6,14]; >> b=[40;-10;30;20];
>> gauss(A,b) 方程组的解：x[1]=11.434157 x[2]=5.839611 x[3]=10.550205 x[4]=8.035663
问题4
四、 已知某产品从1900年到2010年每隔10年的产量,用多项式插值和三次样条插值的方法，画出每隔一年的插值曲线的图形, 试计算并比较在不同方法下的2005年以及2015年的产量。
4.1 问题分析
a) Newton 多项式插值法
Newton 插值多项式的表达式如下：
010011()()()()()
n n n N x c c x x c x x x x x x -=+-+???+--???-
其中每一项的系数c i 的表达式如下：
12011010
[,,,][,,,]
[,,,]i i i i i f x x x f x x x c f x x x x x -???-???=???=
-
即为f (x)在点01,,,i
x x x ???处的i 阶差商，（[]()i i f x f x =，1,2,,i n =L ），由
差商
01[,,,]
i f x x x ???的性质可知：
()
010
01[,,,]()i
i
i j j k j k k j
f x x x f x x x ==≠???=-∑∏
牛顿插值的程序实现方法： 第一步：计算
[][][][]
001012012,,,,,,,n f x f x x f x x x f x x x x L L 、、、、。
第二步：计算牛顿插值多项式中
01[,,,]i f x x x ???011()()()
i x x x x x x ---???-，
1,2,,i n =L ，得到n 个多项式。
第三步：将第二步得到的n 个多项式相加，得到牛顿插值多项式。 第四步：利用所得到的插值多项式，估算x 取其它值时()f x 的值。 第五步：作出所求多项式在插值结点周围的函数图像。 b) 三次样条函数插值法
则其必满足的三次样条插值函数是如果,)()(x f x S 插值条件：
n
j y x S j j ,,1,0,)(Λ==
连续性条件：
1
,,1,)()(lim -===→n j y x S x S j j x x j
Λ
一阶导数连续条件：1
,,1,)()(lim -=='='→n j m x S x S j j x x j
Λ
二阶导数连续条件：
1
,,1),
()(lim -=''=''→n j x S x S j x x j
Λ
因为s(x)在每个小区间上是一个次小于三次的多项式，故有四个未知系数；因为s(x)有n 分段，从而共有4n 个未知系数，不仅计算量大，而且还占用很多计算机存储，因此用下面方法求解)(x S 。
选择二阶导数作为待定参数: 由于三次样条S(x)是三次多项式,故它的二阶导数是一次多项式,从而
() (0,1,2,,)
k k M S x k n ''==L (1)111
1()()() , [,]()k
k k k k k k k k k k k k k S x M M M S x x x M x x x S x M h ++++''=?-''?=-+∈?
''=?1(0,1,,1)
k
k k h x x k n +=-=-L (2)
21()()()2k k
k
k k k k
k
M M S x x x M x x p h +-'?=-+-+(3)
321()()()()62
k k k k k k k k k
k M M M S x x x x x p x x q h +-?=-+-+-+
这个基本方程只包括了n-1个方程!但却有n 个二阶导数需要待定,这是一个欠定方程组,还需要根据边界条件再确定两个方程 i.
自然样条
ii.
已知两端点的一阶导数值
()k k k k k
S x y q y =?=1
111112()()[,]6
k k k k k k k k k k k
M M S x S x y p f x x h +++++++==?=-321234()()()() (2.7)
k k k k k k k S x s x x s x x s x x s =-+-+-+1121314622[,]6k k
k k k k k k k k k k k
k k k
M M s h M s M M s p f x x h s q y +++-?=????=??+?==-?
?==?00,0n M M ==11122
222
2221
1126262
626n n n n n n n M d M d M d M d λμλμλμ-------???????
?????????????????=????????????????????????
O O
O M M 00(),()n n m f x m f x ''==0
000100011
1()26()/()26()/n n n n n n n n S x m M M d m h S x m M M m d h ---'=+=-?????'=+=-??
当然还有其他的形式。
三次样条插值一般情况只能评估插值点区域内对求函数值，本算法采用第一类边界条件的情况下，对最后两个插值点进行延伸，即对2010-2020间插值的时候采用2000-2010间的M值，计算出插值函数，来求2015年的函数值。
Matlab求解程序见附录四。
4.2实验结果
a)Newton多项式插值法实验结果
Newton插值2005年的产量及插值函数
Nx =
(15977*x)/10000-(1119*(x-1900)*(x - 1910))/100000 + (4604768489399731*(x -1900)*(x-1910)*(x-1920))/4611686018427387904-(5761533065688605*(x- 900)*(x -1910)*(x-1920)*(x-1930))/73786976294838206464+(5016235413793213*(x-1900) *(x-1910)*(x-1920)*(x-1930)*(x-1940))/1180591620717411303424-(543628335360 2131*(x-1900)*(x-1910)*(x-1920)*(x-1930)*(x-1940)*(x-1950))/3777893186295716 1709568 + (3912362197104435*(x-1900)*(x-1910)*(x-1920)*(x-1930)*(x- 1940)*(x -1950)*(x- 1960))/1208925819614629174706176 - (3789694605011005*(x - 1900)*(x - 1910)*(x - 1920)*(x - 1930)*(x - 1940)*(x - 1950)*(x - 1960)*(x - 1970))/77371252455336267181195264 + (8429618423594317*(x - 1900)*(x - 1910)*(x - 1920)*(x - 1930)*(x - 1940)*(x - 1950)*(x - 1960)*(x - 1970)*(x - 1980))/19807040628566084398385987584 + (7234635122001997*(x - 1900)*(x - 1910)*(x - 1920)*(x - 1930)*(x - 1940)*(x - 1950)*(x - 1960)*(x - 1970)*(x - 1980)*(x - 1990))/5070602400912917605986812821504 - (6099905420751575*(x - 1900)*(x - 1910)*(x - 1920)*(x - 1930)*(x - 1940)*(x - 1950)*(x - 1960)*(x - 1970)*(x - 1980)*(x - 1990)*(x - 2000))/40564819207303340847894502572032 - 591927/200
N0 = 332.2477
Newton插值2015年的产量
N01 = -17.8236
b)三次样条插值实验结果
三次样条插值2005年的产量及插值函数
f =
(67507170809569*t)/21990232555520+((6226409313348779*t)/216172782113 7838080-417169423994368193/72057594037927936)*(t-2010)^2-128533065975993 15/2199023255552
f0 = 309.7236
三次样条插值2015年的产量
f1 = 341.1424
4.3结果分析
由实验结果可以看出，在对2015年产量计算的时候，Newton插值出现了很明显的偏差，而三次样条插值表现的很好。与Newton多项式插值相比较三次样条插值显然得到的结果更理想，这是由于多项式插值，当n较大时，插值结果可能出现不一致收敛的现象，并且高次插值计算复杂，此外三次样条插值还具有光滑性的优点，因此插值计算时应尽量应该三次样条的方法。
《计算方法》实验报告 姓名： 班级： 学号： 实验日期: 2011年10月26日
一、实验题目： 数值积分 二、实验目的： 1．熟悉matlab 编写及运行数值计算程序的方法。 2．进一步理解数值积分的基础理论。 3．进一步掌握应用不同的数值积分方法求解给定的积分并给出数据结果及误差分析。 三、实验内容： 1．分别用复合梯形求积公式及复合辛普森求积公式计算积分xdx x ln 10 ? , 要求计算精度达到410-,给出计算结果并比较两种方法的计算节点数. 2．用龙贝格求积方法计算积分dx x x ?+3 021,使误差不超过510-. 3．用3=n 的高斯-勒让德公式计算积分?3 1 sin x e x ,给出计算结果. 4．用辛普森公式(取2==M N ) 计算二重积分.5 .00 5 .00 dydx e x y ? ? - 四、实验结果： 1.（1）复合梯形法: 将区间[a,b]划分为n 等份，分点n k n a b h kh a x k ,2,1,0,,=-=+=在每个区间[1,+k k x x ](k=0,1,2,···n-1)上采用梯形公式，则得 )()]()([2)()(1 11 1 f R x f x f h dx x f dx x f I n n k k k b a n k x x k k ++===∑?∑? -=+-=+ 故)]()(2)([21 1 b f x f a f h T n k k n ++=∑-=称为复合梯形公式 计算步长和划分的区间 Eps=1E-4 h1=sqrt(Eps/abs(-(1-0)/12*1/(2+1))) h1 =0.0600 N1=ceil(1/h1) N1 =17 用复合梯形需要计算17个结点。 复合梯形： function T=trap(f,a,b,n) h=(b-a)/n;
《计算方法》上机实验报告 班级：XXXXXX 小组成员：XXXXXXX XXXXXXX XXXXXXX XXXXXXX 任课教师：XXX 二〇一八年五月二十五日
前言 通过进行多次的上机实验，我们结合课本上的内容以及老师对我们的指导，能够较为熟练地掌握Newton 迭代法、Jacobi 迭代法、Gauss-Seidel 迭代法、Newton 插值法、Lagrange 插值法和Gauss 求积公式等六种算法的原理和使用方法，并参考课本例题进行了MATLAB 程序的编写。 以下为本次上机实验报告，按照实验内容共分为六部分。 实验一： 一、实验名称及题目： Newton 迭代法 例2.7(P38):应用Newton 迭代法求 在 附近的数值解 ，并使其满足 . 二、解题思路： 设'x 是0)(=x f 的根,选取0x 作为'x 初始近似值,过点())(,00x f x 做曲线)(x f y =的切线L ,L 的方程为))((')(000x x x f x f y -+=,求出L 与x 轴交点的横坐标) (') (0001x f x f x x - =,称1x 为'x 的一次近似值,过点))(,(11x f x 做曲线)(x f y =的切线,求该切线与x 轴的横坐标) (') (1112x f x f x x - =称2x 为'x
的二次近似值,重复以上过程,得'x 的近似值序列{}n x ,把 ) (') (1n n n n x f x f x x - =+称为'x 的1+n 次近似值，这种求解方法就是牛顿迭代法。 三、Matlab 程序代码： function newton_iteration(x0,tol) syms z %定义自变量 format long %定义精度 f=z*z*z-z-1; f1=diff(f);%求导 y=subs(f,z,x0); y1=subs(f1,z,x0);%向函数中代值 x1=x0-y/y1; k=1; while abs(x1-x0)>=tol x0=x1; y=subs(f,z,x0); y1=subs(f1,z,x0); x1=x0-y/y1;k=k+1; end x=double(x1) K 四、运行结果： 实验二：
数值实验课试题 本次数值实验课结课作业，请按题目要求内容写一篇文章。按题目要求 人数自由组合，每组所选题目不得相同(有特别注明的题目除外)。试题如下： 1）解线性方程组的Gauss 消去法和列主元Gauss 消去法(2人)/*张思珍，巩艳华*/ 用C 语言将不选主元和列主元Gauss 消去法编写成通用的子程序，然后用你编写的程序求解下列84阶的方程组 ???? ?????? ? ??=??????????? ????????????? ? ?1415151515768 168 168 168 1681684 8382321 x x x x x x 参考书目： 1.《计算机数值方法》，施吉林、刘淑珍、陈桂芝编 2.《数值线性代数》，徐树方、高立、张平文编 3.《数值分析简明教程》，王能超编 2）解线性方程组的平方根法(4人)/*朱春成、黄锐奇、张重威、章杰*/ 用C 语言将平方根法和改进的平方根法编写成通用的子程序，然后用你编写的程序求解对称正定方程组b Ax =，其中 (1)b 随机的选取，系数矩阵为100阶矩阵 ?????? ???? ? ? ?101 1101 1101 1101 1101110 ； (2)系数矩阵为40阶的Hilbert 矩阵，即系数矩阵A 的第i 行第j 列元素为 1 1-+= j i a ij ，向量b 的第i 个分量为∑=-+ = n j i j i b 1 1 1. 参考书目： 1.《计算机数值方法》，施吉林、刘淑珍、陈桂芝编 2.《数值线性代数》，徐树方、高立、张平文编
3.《数值分析简明教程》，王能超编 3）三对角线方程组的追赶法(3人)/*黄佳礼、唐伟、韦锡倍*/ 用C 语言将三对角线方程组的追赶法法编写成通用的子程序，然后用你编写的程序求解如下84阶三对角线方程组 ???? ?????? ? ??=??????????? ????????????? ? ?1415151515768 168 168 168 16816 84 8382321 x x x x x x 参考书目： 1.《计算机数值方法》，施吉林、刘淑珍、陈桂芝编 2.《数值分析简明教程》，王能超编 4）线性方程组的Jacobi 迭代法(3人)/*周桂宇、杨飞、李文军*/ 用C 语言将Jacobi 迭代法编写成独立的子程序，并用此求解下列方程组， 精确到小数点后5位 ???? ? ??=????? ??????? ? ?-149012 2111221 3 2 1 x x x 参考书目： 1.《计算机数值方法》，施吉林、刘淑珍、陈桂芝编 2.《数值线性代数》，徐树方、高立、张平文编 3.《数值分析简明教程》，王能超编 5）线性方程组的Gauss-Seidel 迭代法(3人)/*张玉超、范守平、周红春*/ 用C 语言将Gauss-Seidel 迭代法编写成独立的子程序，并用此求解下列方程组，精确到小数点后5位 ???? ? ??=????? ??????? ? ?--39721 1111112 3 2 1 x x x 参考书目： 1.《计算机数值方法》，施吉林、刘淑珍、陈桂芝编 2.《数值线性代数》，徐树方、高立、张平文编 3.《数值分析简明教程》，王能超编 6）解线性方程组的最速下降法法(2人)/*赵育辉、阿热孜古丽*/ 用C 语言将最速下降法编写成通用的子程序，然后用你编写的程序求解对称
实验报告 插值法 数学实验室 数值逼近 算法设计 级 ____________________________ 号 ____________________________ 名 _____________________________ 实验项目名称 实验室 所属课程名称 实验类型 实验日期
实验概述： 【实验目的及要求】 本次实验的目的是熟练《数值分析》第二章“插值法”的相关内容，掌握三种插 多项式插值，三次样条插值，拉格朗日插值，并比较三种插值方法的 优劣。 本次试验要求编写牛顿多项式插值，三次样条插值，拉格朗日插值的程序编码，并 去实现。 【实验原理】 《数值分析》第二章“插值法”的相关内容，包括：牛顿多项式插值，三次样条插值， 拉格朗日 插值的相应算法和相关性质。 【实验环境】（使用的软硬件） 软件： MATLAB 2012a 硬件： 电脑型号：联想 Lenovo 昭阳E46A 笔记本电脑 操作系统： Win dows 8专业版 处理器：In tel ( R Core ( TM i3 CPU M 350 @2.27GHz 2.27GHz 实验内容： 【实验方案设计】 第一步，将书上关于三种插值方法的内容转化成程序语言，用 MATLA B 现; 第二步，分别用牛顿多项式插值，三次样条插值，拉格朗日插值求解不同的问题。 【实验过程】（实验步骤、记录、数据、分析） 实验的主要步骤是：首先分析问题，根据分析设计 MATLA 程序，利用程序算出 问题答案，分析所得答案结果，再得出最后结论。 实验一： 已知函数在下列各点的值为 试用4次牛顿插值多项式 P 4（ x ）及三次样条函数 S （ x ）（自然边界条件）对数据进行插值。 用图给出{（ X i , y i ）, X i =0.2+0.08i , i=0 , 1, 11, 10 } , P 4 （ x ）及 S （ x ）。 值方法：牛顿 在MATLAB 件中
本科实验报告 课程名称：计算机数值方法 实验项目：方程求根、线性方程组的直接解 法、线性方程组的迭代解法、代数插值和最 小二乘拟合多项式 实验地点：行勉楼 专业班级： ******** 学号： ********* 学生姓名： ******** 指导教师：李誌，崔冬华 2016年 4 月 8 日
y = x*x*x + 4 * x*x - 10; return y; } float Calculate(float a,float b) { c = (a + b) / 2; n++; if (GetY(c) == 0 || ((b - a) / 2) < 0.000005) { cout << c <<"为方程的解"<< endl; return 0; } if (GetY(a)*GetY(c) < 0) { return Calculate(a,c); } if (GetY(c)*GetY(b)< 0) { return Calculate(c,b); } } }; int main() { cout << "方程组为：f(x)=x^3+4x^2-10=0" << endl; float a, b; Text text; text.Getab(); a = text.a; b = text.b; text.Calculate(a, b); return 0; } 2.割线法： // 方程求根（割线法）.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。// #include "stdafx.h" #include"iostream"
心得体会 使用不同的方法，可以不同程度的求得方程的解，通过二分法计算的程序实现更加了解二分法的特点，二分法过程简单，程序容易实现，但该方法收敛比较慢一般用于求根的初始近似值，不同的方法速度不同。面对一个复杂的问题，要学会简化处理步骤，分步骤一点一点的循序处理，只有这样，才能高效的解决一个复杂问题。
物理实验报告格式范文 一、实验目的 二、实验仪器和器材(要求标明各仪器的规格型号) 三、实验原理：简明扼要地阐述实验的理论依据、计算公式、画出电路图或光路图 四、实验步骤或内容：要求步骤或内容简单明了 五、数据记录：实验中测得的原始数据和一些简单的结果尽可能用表格形式列出,并要求正确表示有效数字和单位 六、数据处理：根据实验目的对测量结果进行计算或作图表示,并对测量结果进行评定,计算误差或不确定度. 七、实验结果：扼要地写出实验结论 八、误差分析：当实验数据的误差达到一定程度后,要求对误差进行分析,找出产生误差的原因. 九、问题讨论：讨论实验中观察到的异常现象及可能的解释,分析实验误差的主要来源,对实验仪器的选择和实验方法的改进提出建议,简述自己做实验的心得体会,回答实验思考题. 物理探究实验：影响摩擦力大小的因素 技能准备：弹簧测力计，长木板，棉布，毛巾，带钩长方体木块，砝码，刻度尺，秒表。 知识准备： 1. 二力平衡的条件：作用在同一个物体上的两个力，如果大小相等，方向相反，并且在同一直线上，这两个力就平衡。 2. 在平衡力的作用下，静止的物体保持静止状态，运动的物体保持匀速直线运动状态。 3. 两个相互接触的物体，当它们做相对运动时或有相对运动的趋势时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力，这种力就叫摩擦力。 4. 弹簧测力计拉着木块在水平面上做匀速直线运动时，拉力的大小就等于摩擦力的大小，拉力的数值可从弹簧测力计上读出，这样就测出了木块与水平面之间的摩擦力。
探究导引 探究指导： 关闭发动机的列车会停下来，自由摆动的秋千会停下来，踢出去的足球会停下来，运动的物体之所以会停下来，是因为受到了摩擦力。 运动物体产生摩擦力必须具备以下三个条件：1.物体间要相互接触，且挤压;2.接触面要粗糙;3.两物体间要发生相对运动或有相对运动的趋势。三个条件缺一不可。 摩擦力的作用点在接触面上，方向与物体相对运动的方向相反。由力的三要素可知：摩擦力除了有作用点、方向外，还有大小。 提出问题：摩擦力大小与什么因素有关? 猜想1：摩擦力的大小可能与接触面所受的压力有关。 猜想2：摩擦力的大小可能与接触面的粗糙程度有关。 猜想3：摩擦力的大小可能与产生摩擦力的两种物体间接触面积的大小有关。 探究方案： 用弹簧测力计匀速拉动木块，使它沿长木板滑动，从而测出木块与长木板之间的摩擦力;改变放在木块上的砝码，从而改变木块与长木板之间的压力;把棉布铺在长木板上，从而改变接触面的粗糙程度;改变木块与长木板的接触面，从而改变接触面积。 物理实验报告 .化学实验报告 .生物实验报告 .实验报告格式 .实验报告模板 探究过程： 1. 用弹簧测力计匀速拉动木块，测出此时木块与长木板之间的摩擦力：0.7N 2. 在木块上加50g的砝码，测出此时木块与长木板之间的摩擦力：0.8N 3. 在木块上加200g的砝码，测出此时木块与长木板之间的摩擦力：1.2N 4. 在木板上铺上棉布，测出此时木块与长木板之间的摩擦力：1.1N 5. 加快匀速拉动木块的速度，测出此时木块与长木板之间的摩擦力：0.7N 6. 将木块翻转，使另一个面积更小的面与长木板接触，测出此时木块与长木板之间的摩擦力：0.7N 探究结论：
曲线拟合的数值计算方法实验 【摘要】实际工作中，变量间未必都有线性关系，如服药后血药浓度与时间的关系；疾病疗效与疗程长短的关系；毒物剂量与致死率的关系等常呈曲线关系。曲线拟合（curve fitting）是指选择适当的曲线类型来拟合观测数据，并用拟合的曲线方程分析两变量间的关系。曲线直线化是曲线拟合的重要手段之一。对于某些非线性的资料可以通过简单的变量变换使之直线化，这样就可以按最小二乘法原理求出变换后变量的直线方程，在实际工作中常利用此直线方程绘制资料的标准工作曲线，同时根据需要可将此直线方程还原为曲线方程，实现对资料的曲线拟合。常用的曲线拟合有最小二乘法拟合、幂函数拟合、对数函数拟合、线性插值、三次样条插值、端点约束。 关键词曲线拟合、最小二乘法拟合、幂函数拟合、对数函数拟合、线性插值、三次样条插值、端点约束 一、实验目的 1.掌握曲线拟合方式及其常用函数指数函数、幂函数、对数函数的拟合。 2.掌握最小二乘法、线性插值、三次样条插值、端点约束等。 3.掌握实现曲线拟合的编程技巧。 二、实验原理 1.曲线拟合 曲线拟合是平面上离散点组所表示的坐标之间的函数关系的一种数据处理方法。用解析表达式逼近离散数据的一种方法。在科学实验或社会活动中，通过 实验或观测得到量x与y的一组数据对（X i ，Y i )（i=1，2，...m），其中各X i 是彼此不同的。人们希望用一类与数据的背景材料规律相适应的解析表达式，y=f(x，c）来反映量x与y之间的依赖关系，即在一定意义下“最佳”地逼近或 拟合已知数据。f(x，c)常称作拟合模型，式中c=(c 1，c 2 ，…c n )是一些待定参 数。当c在f中线性出现时，称为线性模型，否则称为非线性模型。有许多衡量拟合优度的标准，最常用的一种做法是选择参数c使得拟合模型与实际观测值在
实验报告格式范文 实验一撰写可行性研究报告 一、实验目的 1、掌握可行性研究步骤； 2、学习编制可行性研究报告。 二、实验要求 硬件：Intel Pentium 120 或以上级别的CPU，大于16MB的内存。 软件：Win dows 95/98/2000 操作系统，Office 97/2000 软件 学时：2学时 写岀此项实验报告 三、实验内容 1、可行性研究(结构化分析)方法； 2、绘制数据流图，使用Word写实验报告。 四、实验步骤 1 ?引言 1.1 编写目的 可行性研究的目的是为了对问题进行研究，以最小的代价在最短的时间内确定问题是否可解。 经过对此项目进行详细调查研究，初拟系统实现报告，对软件开发中将要面临的问题及其解决方案进行初步设计及合理安排。明确开发风险及其所带来的经济效益。本报告经审核后，交软件经理审查。 1 . 2 项目背景 (1 )待开发的软件产品名称：旅行社机票预定系统。 (2)本项目的提岀者：冯剑。开发者：李翀。用户：旅行社 (3)本软件产品将用于旅行社的机票预定和费用的记录。
1 . 3术语说明 DFD (数据流图)：一种描述书记变换的图形工具，是结构化分析方法最普遍采用的表示手段，但数据流图并不是结构化分析模型的全部，数据字典和小说明为数据流图提供了补充，并用以验证图形表示的正确性、一致性和完整性，三者共同构成了被建系统的模型。 1 . 4.系统参考文献 参考文献见附录 2?可行性研究的前提 2.1基本要求 ⑴功能 本软件实现的功能有：为游客提供机票预定服务，提高旅游局的服务质量和服务效率。 对航班数据库的查询和修改，对机票费用记帐数据库的查询和修改，记录旅客信息(姓名、性别、年龄、身份证号、单位、旅行时间、目的地)、航班时间和班次，打印机票和帐单。 (2) 性能 时间：提供的信息必须及时的反映在工作平台上。售票系统的定单必须无差错的存 储在机场的主服务器上。对服务器上的数据必须进行及时正确的刷新。一笔业务在一分钟内完成。空间：运行空间 2M。 (3) 系统的输入和输岀 输入：旅行社定票单。数据完整，详实。 输岀：机票、帐单。简捷，快速，实时。 (4) 处理流程 旅行社将定票信息输入定票系统，系统输岀机票和帐单给旅客。 5 ）安全保密要求
简单计算器 姓名: 周吉祥 实验目的：模仿日常生活中所用的计算器，自行设计一个简单的计算器程序，实现简单的计算功能。 实验内容： (1)体系设计： 程序是一个简单的计算器，能正确输入数据，能实现加、减、乘、除等算术运算，运算结果能正确显示，可以清楚数据等。 (2)设计思路： 1)先在Visual C++ 6.0中建立一个MFC工程文件，名为 calculator. 2)在对话框中添加适当的编辑框、按钮、静态文件、复选框和单 选框 3)设计按钮，并修改其相应的ID与Caption. 4)选择和设置各控件的单击鼠标事件。 5)为编辑框添加double类型的关联变量m_edit1. 6)在calculatorDlg.h中添加math.h头文件，然后添加public成 员。 7)打开calculatorDlg.cpp文件，在构造函数中，进行成员初始 化和完善各控件的响应函数代码。 (3)程序清单：
●添加的public成员： double tempvalue; //存储中间变量 double result; //存储显示结果的值 int sort; //判断后面是何种运算：1.加法2.减法3. 乘法 4.除法 int append; //判断后面是否添加数字 ●成员初始化： CCalculatorDlg::CCalculatorDlg(CWnd* pParent /*=NULL*/) : CDialog(CCalculatorDlg::IDD, pParent) { //{{AFX_DATA_INIT(CCalculatorDlg) m_edit1 = 0.0; //}}AFX_DATA_INIT // Note that LoadIcon does not require a subsequent DestroyIcon in Win32 m_hIcon = AfxGetApp()->LoadIcon(IDR_MAINFRAME); tempvalue=0; result=0; sort=0; append=0; }
重庆工商大学 《统计学》实验报告 实验课程：统计学 _ 指导教师：陈正伟 _ 专业班级： 08 经济学 学生姓名：程剑波 学生学号： 2008011133 __
实验项目 实验日期实验地点80608 实验目的掌握统计学的基本计算方法和分析方法。 实验内容一、统计图绘制；二、动差、偏度系数、峰度系数的计算；三、趋势性的绘制； 四、相关分析与回归分析；五、时间数列的动态指标分析；六、循环变动的测 算分析。 通过统计学（2009.9.10-2009.12.15）实验报告如下： 一、统计图绘制； （一）过程： （二）结果： （三）分析： 二、动差、偏度系数、峰度系数的计算； （一）过程： （二）结果： （三）分析： 三、趋势性的绘制； （一）过程： （二）结果： （三）分析： 四、相关分析与回归分析； （一）过程： （二）结果： （三）分析：
五、时间数列的动态指标分析 （一）过程： （二）结果： （三）分析： 六、循环变动的测算分析。 （一）过程： （二）结果： （三）分析： 体会： 参考实验报告： 重庆工商大学数学与统计学院 综合评价方法及应用 实验报告
实验课程：非参数统计 _ 指导教师：陈正伟 _ 专业班级： 06市调2班 学生姓名：何春 学生学号： 2006004151 _
实验报告一 实验项目变异系数法相关系数法熵值发坎蒂雷法 实验日期2009-4-30 实验地点80608 实验目的 通过本实验本要求掌握综合评价指标体系中各个指标重要性权数的重要意义；掌握权数确定的定性和定量技术和技能；解决实际综合评价中重要性权数确定的处理技能。 实验内容 根据资料使用变异系数法、相关系数法、熵值法和坎蒂雷方法分别确定各个指标的权数。并进行权数比较分析。 检验方法的选择及实验步骤及结果： 1用变异系数求各个指标的权数： 基本步骤：（1）先求各个指标的均值Xi 和标准差 Si (2)接着求各个指标的变异系数Vi=Si/Xi (3)对Vi作作归一化处理，及得各个指标的权数 结果如下： 从这个表中可以看到最后一列的权数最大，即人均创造总收入这个指标在这项评价上的分辨信息丰富，这个指标的数值能明确区分开各个评价被评价对象差异。同理，第四列的权数最小，也就是说各个被评价对象在某项指标上的数值差异较小，那么这项指标区分开各评价对象的能力较弱。 2 用相关系数法求各个指标的权数： 基本步骤：（1）计算各个指标之间的相关系数矩阵 （2）构造分块矩阵 R1(去掉相关系数矩阵的第一行和第一列)R2 R3 R4 R5 R6 同理可得
实验一误差分析 实验1.1（病态问题） 实验目的：算法有“优”与“劣”之分，问题也有“好”与“坏”之别。对数值方法的研究而言，所谓坏问题就是问题本身对扰动敏感者，反之属于好问题。通过本实验可获得一个初步体会。 数值分析的大部分研究课题中，如线性代数方程组、矩阵特征值问题、非线性方程及方程组等都存在病态的问题。病态问题要通过研究和构造特殊的算法来解决，当然一般要付出一些代价（如耗用更多的机器时间、占用更多的存储空间等）。 问题提出：考虑一个高次的代数多项式 显然该多项式的全部根为1,2,…,20共计20个，且每个根都是单重的。现考虑该多项式的一个扰动 其中ε（1.1）和（1.221,,,a a 的输出b ”和“poly ε。 （1（2 （3）写成展 关于α solve 来提高解的精确度，这需要用到将多项式转换为符号多项式的函数poly2sym,函数的具体使用方法可参考Matlab 的帮助。 实验过程： 程序： a=poly(1:20); rr=roots(a); forn=2:21 n form=1:9 ess=10^(-6-m);
ve=zeros(1,21); ve(n)=ess; r=roots(a+ve); -6-m s=max(abs(r-rr)) end end 利用符号函数：（思考题一）a=poly(1:20); y=poly2sym(a); rr=solve(y) n
很容易的得出对一个多次的代数多项式的其中某一项进行很小的扰动，对其多项式的根会有一定的扰动的，所以对于这类病态问题可以借助于MATLAB来进行问题的分析。 学号：06450210 姓名：万轩 实验二插值法
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 2012级6班###(学号)计算机数值方法 实验报告成绩册 姓名:宋元台 学号： 成绩：
数值计算方法与算法实验报告 学期： 2014 至 2015 第 1 学期 2014年 12月1日课程名称: 数值计算方法与算法专业:信息与计算科学班级 12级5班 实验编号： 1实验项目Neton插值多项式指导教师：孙峪怀 姓名：宋元台学号：实验成绩： 一、实验目的及要求 实验目的： 掌握Newton插值多项式的算法，理解Newton插值多项式构造过程中基函数的继承特点，掌握差商表的计算特点。 实验要求： 1. 给出Newton插值算法 2. 用C语言实现算法 二、实验内容 三、实验步骤(该部分不够填写.请填写附页)
1.算法分析： 下面用伪码描述Newton插值多项式的算法： Step1 输入插值节点数n，插值点序列{x(i),f(i)},i=1,2,……,n,要计算的插值点x. Step2 形成差商表 for i=0 to n for j=n to i f(j)=((f(j)-f(j-1)(x(j)-x(j-1-i)); Step3 置初始值temp=1,newton=f(0) Step4 for i=1 to n temp=(x-x(i-1))*temp*由temp(k)=(x-x(k-1))*temp(k-1)形成 (x-x(0).....(x-x(i-1)* Newton=newton+temp*f(i); Step5 输出f（x）的近似数值newton(x)=newton. 2.用C语言实现算法的程序代码 #include
计算方法实验报告格式 小组名称: 组长姓名(班号)： 小组成员姓名(班号): 按贡献排序情况: 指导教师评语: 小组所得分数: 一个完整的实验，应包括数据准备、理论基础、实验内容及方法，最终对实验结果进行分析，以达到对理论知识的感性认识，进一步加深对相关算法的理解，数值实验以实验报告形式完成，实验报告格式如下： 一、实验名称 实验者可根据报告形式需要适当写出． 二、实验目的及要求 首先要求做实验者明确，为什么要做某个实验，实验目的是什么，做完该实验应达到什么结果，在实验过程中的注意事项，实验方法对结果的影响也可以以实验目的的形式列出． 三、算法描述（实验原理与基础理论） 数值实验本身就是为了加深对基础理论及方法的理解而设置的，所以要求将实验涉及到的理论基础，算法原理详尽列出． 四、实验内容 实验内容主要包括实验的实施方案、步骤、实验数据准备、实验的算法以及可能用到的仪器设备． 五、程序流程图 画出程序实现过程的流程图，以便更好的对程序执行的过程有清楚的认识，在程序调试过程中更容易发现问题． 六、实验结果 实验结果应包括实验的原始数据、中间结果及实验的最终结果，复杂的结果可以用表格
形式列出，较为简单的结果可以与实验结果分析合并出现． 七、实验结果分析 实验结果分析包括对对算法的理解与分析、改进与建议． 数值实验报告范例 为了更好地做好数值实验并写出规范的数值实验报告，下面给出一简单范例供读者参考． 数值实验报告 小组名称: 小组成员(班号): 按贡献排序情况: 指导教师评语: 小组所得分数: 一、实验名称 误差传播与算法稳定性． 二、实验目的 1．理解数值计算稳定性的概念． 2．了解数值计算方法的必要性． 3．体会数值计算的收敛性与收敛速度． 三、实验内容 计算dx x x I n n ? += 1 10 ，1,2,,10n = ． 四、算法描述 由 dx x x I n n ? += 1 10 ，知 dx x x I n n ?+=--101110，则
计算方法实验报告（四） 方程和方程组的迭代解法 一、实验问题 利用简单迭代法，两种加速技术，牛顿法，改进牛顿法，弦割法求解习题5-1，5-2，5-3中的一题，并尽可能准确。 选取5-3：求在x=1.5附近的根。 二、问题的分析（描述算法的步骤等） （1）简单迭代法算法： 给定初始近似值,求的解。 Step 1 令i=0； Step 2 令(计算)； Step 3 如果,则迭代终止，否则重复Step 2。 （2）Aitken加速法算法 Step 1 令k=0，利用简单迭代算法得到迭代序列； Step 2 令-(计算得到一个新的序列，其中k=0,1,2…)；Step 3 如果,则迭代终止，否则重复Step 2。 (3)插值加速法算法 Step 1 令k=0，利用简单迭代算法得到迭代序列； Step 2 令+(计算得到一个新的序列，其中k=1,2,3…)； Step 3 如果,则迭代终止，否则重复Step 2。 (4)牛顿法算法
Step 1给定初始近似值； Step 2令,其中k计算得到的序列； Step 3如果,则迭代终止，否则重复Step 2。 （5）改进牛顿法的算法 Step 1给定初始近似值； Step 2令,其中k迭代计算得到的序列； Step 3如果,则迭代终止，否则重复Step 2。 （6）弦割法算法（双点弦割法） Step 1给定初始近似值，； Step 2令其中k计算得到的序列； Step 3如果,则迭代终止，否则重复Step 2。 三、程序设计 (1)简单迭代法 利用迭代公式进行迭代运算。 #include
实验报告 学院（系）名称： 主程序部分列选主元部分
实验结果： 一．列主元消去法 输入各个数据，最终使用列选主元法，得到结果为：x1=x2=x3=1二．高斯-赛德尔迭代法 输入各个数据，输出每一步迭代数据，最终结果为：x1=0.285716，附录（源程序及运行结果） 一．列主元高斯消去法 #include 南京信息工程大学实验（实习）报告 一、实验目的: 用最小二乘法将给定的十个点拟合成三次多项式。 二、实验步骤： 用matlab编制以函数为基的多项式最小二乘拟合程序，并用于对下列数据作三次多项式最小二乘拟合(取权函数wi=1) x -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 y -2.30 -1 -0.14 -0.25 0.61 1.03 1.75 2.75 4.42 6.94 给定直线方程为：y=1/4*x3+1/2*x2+x+1 三、实验结论： 最小二乘法：通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配。利用最小二乘法可以简便地求得未知的数据，并使得这些求得的数据与实际数据之间误差的平方和为最小。最小二乘法还可用于曲线拟合。 一般地。当测量数据的散布图无明显的规律时，习惯上取n次代数多项式。 程序运行结果为： a = 0.9731 1.1023 0.4862 0.2238 即拟合的三次方程为：y=0.9731+1.1023x+0.4862*x2+0.2238*x3 -2.5 -2-1.5-1-0.5 00.51 1.52 2.5 -4-20246 81012 x 轴 y 轴 拟合图 离散点 y=a(1)+a(2)*x+a(3)*x.2+a(4)*x.3 结论： 一般情况下，拟合函数使得所有的残差为零是不可能的。由图形可以看出最小二乘解决了残差的正负相互抵消的问题，使得拟合函数更加密合实验数据。 优点：曲线拟合是使拟合函数和一系列的离散点与观测值的偏差平方和达到最小。 缺点：由于计算方法简单，若要保证数据的精确度，需要大量的数据代入计算。 实验报告的书写格式模版 有关实验报告的书写格式 一、完整实验报告的书写 完整的一份实验报告一般包括以下项目：实验名称： 实验目的： 实验器材： 实验原理： 实验步骤： 实验数据记录（表格）及处理： 实验结论（结果推导）： 实验讨论或分析等。 二、实验报告书写方法 1、实验名称：就是这个实验是做什么的。 2、实验目的：一般都写掌握什么方法啊；了解什么啊；知道什么啊；会什么啊；…… 等。 3、实验器材：就是做这个实验需要的所有器材（仪器）。 4、实验原理：就是这个实验是根据什么来做的，一般书上会写，抄一下也就可以啦。 5、实验步骤：就是你做实验的过程，开始操作时，（1）做什么； （2）做什么；（3）做什么；…… 6、实验数据记录（表格）及处理：根据实验中涉及以及实验得到的数据，设计表格，将有关数据填在表格相应的位置；数据处理，就是该计算的，按要求计算后填入表格对应位置。 7、实验结论（结果推导）：就是做这个实验要得到的结果。 8、分析于讨论：写你的实验结果是否适合真实值？如果有误差要分析产生误差的原因，还有实验的一些比较关键的步骤的注意事项等。 对于初中生或小学生来说，书写的实验报告也可简单一点，有时也可不要分析于讨论，也可不写实验原理等。 三、探究实验书写一般有七个环节 1．提出问题：就是在生活中发现、提出问题。 2．猜想与假设：发现问题，就要弄清楚问题，在没有搞清楚之前总有基本的猜测和设想，这就是猜想与假设。 3．制定计划与设计实验：有了猜想，就有了实验的目的，再根据实验的目的设计实验方案，制定实验计划，包括取得证据的途径和方法，确定收集证据的范围。包括实验的理论依据（实验原理）、实验器材、实验步骤等。 4．进行实验与收集证据：上一步是动脑、思维活动，这一步是手脑并用的实验过程。 5．分析与论证：通过上面的实验，收集到一些数据，观察到一些现象，对其分析，得出事实与假设的关系，通过归纳、概括等方法，得到结论。 数值分析实验报告模板 篇一：数值分析实验报告(一)(完整) 数值分析实验报告 1 2 3 4 5 篇二：数值分析实验报告 实验报告一 题目：非线性方程求解 摘要：非线性方程的解析解通常很难给出，因此线性方程的数值解法就尤为重要。本实验采用两种常见的求解方法二分法和Newton法及改进的Newton法。利用二分法求解给定非线性方程的根，在给定的范围内，假设f(x,y)在[a,b]上连续，f(a)xf(b) 直接影响迭代的次数甚至迭代的收敛与发散。即若x0 偏离所求根较远，Newton法可能发散的结论。并且本实验中还利用利用改进的Newton法求解同样的方程，且将结果与Newton法的结果比较分析。 前言：（目的和意义） 掌握二分法与Newton法的基本原理和应用。掌握二分法的原理，验证二分法，在选对有根区间的前提下，必是收 敛，但精度不够。熟悉Matlab语言编程，学习编程要点。体会Newton使用时的优点，和局部收敛性，而在初值选取不当时，会发散。 数学原理： 对于一个非线性方程的数值解法很多。在此介绍两种最常见的方法：二分法和Newton法。 对于二分法，其数学实质就是说对于给定的待求解的方程f(x)，其在[a,b]上连续，f(a)f(b) Newton法通常预先要给出一个猜测初值x0，然后根据其迭代公式xk?1?xk?f(xk) f'(xk) 产生逼近解x*的迭代数列{xk}，这就是Newton法的思想。当x0接近x*时收敛很快，但是当x0选择不好时，可能会发散，因此初值的选取很重要。另外，若将该迭代公式改进为 xk?1?xk?rf(xk) 'f(xk) 其中r为要求的方程的根的重数，这就是改进的Newton 法，当求解已知重数的方程的根时，在同种条件下其收敛速度要比Newton法快的多。 程序设计： 本实验采用Matlab的M文件编写。其中待求解的方程写成function的方式，如下 function y=f(x); 实验报告 一、求方程f(x)=x^3-sinx-12x+1的全部根, ε=1e -6 1、 用一般迭代法; 2、 用牛顿迭代法; 并比较两种迭代的收敛速度。 一、首先，由题可求得：12cos 3)(2 ' --=x x x f . 其次，分析得到其根所在的区间。 ① 令()0=x f ，可得到x x x sin 1123 =+-. ② 用一阶导数分析得到1123 +-x x 和x sin 两个函数的增减区间；再用二阶导数分析得到 两个函数的拐点以及凹凸区间. ③ 在直角坐标轴上描摹出01123 =+-x x 和0sin =x 的图，在图上可以看到他们的交点，然后估计交点所在的区间，即是所要求的根的区间。经过估计，得到根所在的区间为 []3,4--，[]1,0和[]4,3. 1、 一般迭代法 （1）算法步骤： 设ε为给定的允许精度，迭代法的计算步骤为： ① 选定初值0x .由()0=x f 确定函数()x g ，得等价形式()x g x =. ② 计算()0x g .由迭代公式得()01x g x =. ③ 如果ε≤-01x x ，则迭代结束，取1x 为解的近似值；否则，用1x 代替0x ，重复步骤②和步骤③. （2）程序代码： ① 在区间[]3,4--内， 代码： clc x0=-3.5; %初值0x iter_max=100; %迭代的最大次数 ep=1e-6; %允许精度 ε k=0; while k<=iter_max %k 从0开始到iter_max 循环 x1=(sin(x0)+12*x0-1).^(1/3); %代入0x ，算出1x 的值 if abs(x1-x0) 1． 设?+=1 05dx x x I n n ， （1） 由递推公式n I I n n 1 51+-=-，从0I 的几个近似值出发，计算20I ； 解：易得：0I =ln6-ln5=0.1823, 程序为： I=0.182; for n=1:20 I=(-5)*I+1/n; end I 输出结果为：20I = -3.0666e+010 （2） 粗糙估计20I ，用n I I n n 51 5111+- =--，计算0I ； 因为 0095.05 6 0079.01020 201 020 ≈<<≈??dx x I dx x 所以取0087.0)0095.00079.0(2 1 20=+= I 程序为：I=0.0087; for n=1:20 I=(-1/5)*I+1/(5*n); end I 0I = 0.0083 （3） 分析结果的可靠性及产生此现象的原因(重点分析原因)。 首先分析两种递推式的误差；设第一递推式中开始时的误差为000I I E '-=，递推过程的舍入误差不计。并记n n n I I E '-=，则有01)5(5E E E n n n -==-=-Λ。因为=20E 20020)5(I E >>-，所此递推式不可靠。而在第二种递推式中n n E E E )5 1(5110-==-=Λ，误差在缩小， 所以此递推式是可靠的。出现以上运行结果的主要原因是在构造递推式过程中，考虑误差是否得到控制， 即算法是否数值稳定。 2． 求方程0210=-+x e x 的近似根，要求4 1105-+?<-k k x x ，并比较计算量。 （1） 在[0，1]上用二分法； 程序：a=0;b=1.0; while abs(b-a)>5*1e-4 c=(b+a)/2;计算方法实验报告 拟合
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