数值计算方法习题答案(习题3_习题6)

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习题三 2 解:

()()2

112

230.2()

10.210.8

0.80.20.80.20.80.6144

0.4613

n n n n n y y y x y y y y +=+--=+⨯-==+⨯--⨯==同理,

7. 解:

()()()2

2212

111,0.1(2)11,0.1(2)11

2p

n n n n n n

c n n n n p n n p c y y hf x y y y x y y hf x y y y x y y y +++⎧=+=+⨯-⎪+⎪

=+=+⨯-⎨+⎪

⎪=+⎪⎩

111230.1,0.097,0.09850.1913,0.2737

p c y y y y y =====同理,

11. 解:

()1

12341213243123412340.2226

833

830.223830.228330.21, 1.4, 1.58, 1.05,(0.2) 2.3004

1.0986,0.7692,0.8681,0.5780,(0.4)

2.4654

n n n

n n n y y k k k k k y k y k k y k k y k k k k k y k k k k y +⎧

=+⨯+++⎪⎪

=-⎪⎪⎪=--⨯⨯⎨

=--⨯⨯⎪⎪

=--⨯⨯⎪⎩

==========同理,

13. 解:

()()[]

()[]

()110.220.2232

1,00,(0.2)0.181(0.4)(0.2)3(0.2)10.1810.1310.18110.3267(0.6)(0.4)3(0.4)(0.2)0.32670.1310.3267(10.181)0.4468

n n n

n h

y y y y y y y y y y y y y y y +-''=+

-'=-=='=+-=+⨯⨯--=⎡⎤⎣⎦''=+-=+⨯⨯---=⎡⎤⎣⎦

(0.8)0.5454,(1)0.6265y y ==同理,

习题四

)

,(,12

1

)('sin 2

1)('cos 2

1

)(.2∞-∞∈<≤-==

x x x

x x x ϕϕϕ证明:迭代函数

所以在均收敛。

对一切上,迭代过程],[cos 2

1

),(01b a x x x k k ∈=∞-∞+

2,1,2.,22,2.6110=+=+==-n I I I I n n 则有解:记

由上述迭代格式之迭代函数为x n +=

2)(ϕ,则

21)2(2

1

)('-+=x x ϕ

故对于任意的x>0,均有

121

21)('<+=

x

x ϕ

迭代是收敛的。

不妨假设,lim I I n =则有 I I I I +=+=

222即

解之得I=2,及I=-1,负根不合题意舍去,故

2

2222lim ,

2lim =++++=∞

→ 即n

n I

7. 证明: (1)23

12

()1,()x x x x

ϕϕ'=+

=- []1.3,1.6x ∈时,[]222111()11,1 1.3,1.61.6 1.3x x ϕ⎡⎤

=+

∈++⊂⎢⎥⎣⎦

且()

2

2

()0.9111.3x ϕ'≤

≈<

所以迭代过程12

1

1k x x +=

+在区间[1.3,1.6]上收敛。 (2

)()2

3

22()()13

x x x x ϕϕ-'==+

当[]1.3,1.6x ∈

时,[]() 1.3,1.6x ϕ∈⊆

()()52

33

22228()1,()139

x x x x x ϕϕ--'''=+=-+

令()0x ϕ''>

得()x x ϕ'<∴

在x ⎡∈⎣

上单调递增。

在)

x ∈+∞单调递减。

又(1.6)0.461,(1.3)0.451ϕϕ''≈<≈<

[]1.3,1.6x ∴∈时,()1x ϕ'<

所以迭代过程1k x +=在区间[1.3,1.6]上收敛。 18.解:方程x 3

-a=0的根x*=3a .用Newton 迭代法

1,0,33232

23

1=+=--=+k x a

x x a x x x k

k k k k k 此公式的迭代函数2332)(x

a

x x +=ϕ 则33232)('x

a

x •-=

ϕ . 由于02

)('.0)(''3

≠==**a

x x ϕϕ 故迭代法二阶收敛。

19.解:因f(x)=(x 3-a)2,故f'(x)=6x 2(x 3

-a)由Newton 迭代公式:

,1,0,665)(6)(,1,0,)

(')

(2322311=+=---==-

=++n x a x a x x a x x x n x f x f x x n

n n n n n n n n n n 得

下证此格式是线性收敛的 因迭代函数则又而,,3

65)(',665)(332a x x a

x x a x x =-=+=

*-ϕϕ 02

1

3165)(3165)('333≠=-=-=-a a ϕ

故此迭代格式是线性收敛的。