数值方法简明教程作业集答案
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0.1算法1、 (p.11,题1)用二分法求方程013=--x x 在[1,2]内的近似根,要求误差不超过10-3.【解】 由二分法的误差估计式311*10212||-++=≤=-≤-εk k k a b x x ,得到100021≥+k .两端取自然对数得96.812ln 10ln 3≈-≥k ,因此取9=k ,即至少需2、(p.11,题2) 证明方程210)(-+=x e x f x在区间[0,1]内有唯一个实根;使用二分法求这一实根,要求误差不超过21021-⨯。
【解】 由于210)(-+=x e x f x,则)(x f 在区间[0,1]上连续,且012010)0(0<-=-⨯+=e f ,082110)1(1>+=-⨯+=e e f ,即0)1()0(<⋅f f ,由连续函数的介值定理知,)(x f 在区间[0,1]上至少有一个零点.又010)('>+=x e x f ,即)(x f 在区间[0,1]上是单调的,故)(x f 在区间[0,1]内有唯一实根.由二分法的误差估计式211*1021212||-++⨯=≤=-≤-εk k k a b x x ,得到1002≥k .两端取自然对数得6438.63219.322ln 10ln 2=⨯≈≥k ,因此取7=k ,即至少需二分0.2误差1.(p.12,题8)已知e=2.71828…,试问其近似值7.21=x ,71.22=x ,x 2=2.71,718.23=x 各有几位有效数字?并给出它们的相对误差限。
【解】有效数字:因为11102105.001828.0||-⨯=<=- x e ,所以7.21=x 有两位有效数字; 因为12102105.000828.0||-⨯=<=- x e ,所以71.22=x 亦有两位有效数字;因为3310210005.000028.0||-⨯=<=- x e ,所以718.23=x 有四位有效数字;%85.17.205.0||111=<-=x x e r ε; %85.171.205.0||222=<-=x x e r ε; %0184.0718.20005.0||333=<-=x x e r ε。
数值计算方法简明教程第一章1 *1x =1.7; *2x =1.73; *3x =1.732 。
2.3. (1) ≤++)(*3*2*1x x x e r 0.00050; (注意:应该用相对误差的定义去求) (2) ≤)(*3*2*1x x x e r 0.50517; (3) ≤)/(*4*2x x e r 0.50002。
4.设6有n 位有效数字,由6≈2.4494……,知6的第一位有效数字1a =2。
令3)1()1(1*1021102211021)(-----⨯≤⨯⨯=⨯=n n r a x ε 可求得满足上述不等式的最小正整数n =4,即至少取四位有效数字,故满足精度要求可取6≈2.449。
5. 答:(1)*x (0>x )的相对误差约是*x 的相对误差的1/2倍;(2)n x )(* 的相对误差约是*x 的相对误差的n 倍。
6. 根据********************sin 21)(cos 21sin 21)(sin 21sin 21)(sin 21)(c b a c e c b a c b a b e c a c b a a e c b S e r ++≤ =******)()()(tgc c e b b e a a e ++ 注意当20*π<<c 时,0**>>c tgc ,即1*1*)()(--<c tgc 。
则有)()()()(****c e b e a e S e r r r r ++<7.设20=y ,41.1*=y ,δ=⨯≤--2*001021y y 由 δ1*001*111010--≤-=-y y y y ,δ2*111*221010--≤-=-y y y yδ10*991*10101010--≤-=-y y y y即当0y 有初始误差δ时,10y 的绝对误差的绝对值将减小1010-倍。
而11010<<-δ,故计算过程稳定。
0.1算法1、 (p.11,题1)用二分法求方程013=--x x 在[1,2]内的近似根,要求误差不超过10-3.【解】 由二分法的误差估计式311*10212||-++=≤=-≤-εk k k a b x x ,得到100021≥+k .两端取自然对数得96.812ln 10ln 3≈-≥k ,因此取9=k ,即至少需2、(p.11,题2) 证明方程210)(-+=x e x f x在区间[0,1]内有唯一个实根;使用二分法求这一实根,要求误差不超过21021-⨯。
【解】 由于210)(-+=x e x f x ,则)(x f 在区间[0,1]上连续,且012010)0(0<-=-⨯+=e f ,082110)1(1>+=-⨯+=e e f ,即0)1()0(<⋅f f ,由连续函数的介值定理知,)(x f 在区间[0,1]上至少有一个零点.又010)('>+=x e x f ,即)(x f 在区间[0,1]上是单调的,故)(x f 在区间[0,1]内有唯一实根.由二分法的误差估计式211*1021212||-++⨯=≤=-≤-εk k k a b x x ,得到1002≥k .两端取自然对数得6438.63219.322ln 10ln 2=⨯≈≥k ,因此取7=k ,即至少需二分0.2误差1.(p.12,题8)已知e=2.71828…,试问其近似值7.21=x ,71.22=x ,x 2=2.71,718.23=x 各有几位有效数字?并给出它们的相对误差限。
【解】有效数字:因为11102105.001828.0||-⨯=<=-K x e ,所以7.21=x 有两位有效数字; 因为12102105.000828.0||-⨯=<=-K x e ,所以71.22=x 亦有两位有效数字;因为3310210005.000028.0||-⨯=<=-K x e ,所以718.23=x 有四位有效数字;%85.17.205.0||111=<-=x x e r ε; %85.171.205.0||222=<-=x x e r ε; %0184.0718.20005.0||333=<-=x x e r ε。
0.1算法1、 (p.11,题1)用二分法求方程013=--x x 在[1,2]内的近似根,要求误差不超过10-3.【解】 由二分法的误差估计式311*10212||-++=≤=-≤-εk k k a b x x ,得到100021≥+k .两端取自然对数得96.812ln 10ln 3≈-≥k ,因此取9=k ,即至少需2、(p.11,题2) 证明方程210)(-+=x e x f x在区间[0,1]内有唯一个实根;使用二分法求这一实根,要求误差不超过21021-⨯。
【解】 由于210)(-+=x e x f x ,则)(x f 在区间[0,1]上连续,且012010)0(0<-=-⨯+=e f ,082110)1(1>+=-⨯+=e e f ,即0)1()0(<⋅f f ,由连续函数的介值定理知,)(x f 在区间[0,1]上至少有一个零点.又010)('>+=x e x f ,即)(x f 在区间[0,1]上是单调的,故)(x f 在区间[0,1]内有唯一实根.由二分法的误差估计式211*1021212||-++⨯=≤=-≤-εk k k a b x x ,得到1002≥k .两端取自然对数得6438.63219.322ln 10ln 2=⨯≈≥k ,因此取7=k ,即至少需二分0.2误差1.(p.12,题8)已知e=2.71828…,试问其近似值7.21=x ,71.22=x ,x 2=2.71,718.23=x 各有几位有效数字?并给出它们的相对误差限。
【解】有效数字:因为11102105.001828.0||-⨯=<=- x e ,所以7.21=x 有两位有效数字; 因为12102105.000828.0||-⨯=<=- x e ,所以71.22=x 亦有两位有效数字;因为3310210005.000028.0||-⨯=<=- x e ,所以718.23=x 有四位有效数字;%85.17.205.0||111=<-=x x e r ε; %85.171.205.0||222=<-=x x e r ε; %0184.0718.20005.0||333=<-=x x e r ε。
《数值分析简明教程》第⼆版(王能超编著)课后习题答案⾼等教育出版社0.1算法1、(p.11,题1)⽤⼆分法求⽅程013=--x x 在[1,2]内的近似根,要求误差不超过10-3.【解】由⼆分法的误差估计式311*10212||-++=≤=-≤-εk k k a b x x ,得到100021≥+k .两端取⾃然对数得96.812ln 10ln 3≈-≥k ,因此取9=k ,即⾄少需2、(p.11,题2)证明⽅程210)(-+=x e x f x在区间[0,1]内有唯⼀个实根;使⽤⼆分法求这⼀实根,要求误差不超过21021-?。
【解】由于210)(-+=x e x f x ,则)(x f 在区间[0,1]上连续,且012010)0(0<-=-?+=e f ,082110)1(1>+=-?+=e e f ,即0)1()0(⼜010)('>+=x e x f ,即)(x f 在区间[0,1]上是单调的,故)(x f 在区间[0,1]内有唯⼀实根.由⼆分法的误差估计式211*1021212||-++?=≤=-≤-εk k k a b x x ,得到1002≥k .两端取⾃然对数得6438.63219.322ln 10ln 2=?≈≥k ,因此取7=k ,即⾄少需⼆分0.2误差1.(p.12,题8)已知e=2.71828…,试问其近似值7.21=x ,71.22=x ,x 2=2.71,718.23=x 各有⼏位有效数字?并给出它们的相对误差限。
【解】有效数字:因为11102105.001828.0||-?=<=- x e ,所以7.21=x 有两位有效数字;因为12102105.000828.0||-?=<=- x e ,所以71.22=x 亦有两位有效数字;因为3310210005.000028.0||-?=<=- x e ,所以718.23=x 有四位有效数字;%85.17.205.0||111=<-=x x e r ε; %85.171.205.0||222=<-=x x e r ε; %0184.0718.20005.0||333=<-=x x e r ε。
0.1算法1、 (p.11,题1)用二分法求方程013=--x x 在[1,2]内的近似根,要求误差不超过10-3.【解】 由二分法的误差估计式311*10212||-++=≤=-≤-εk k k a b x x ,得到100021≥+k .两端取自然对数得96.812ln 10ln 3≈-≥k ,因此取9=k ,即至少需2、(p.11,题2) 证明方程210)(-+=x e x f x在区间[0,1]内有唯一个实根;使用二分法求这一实根,要求误差不超过21021-⨯。
【解】 由于210)(-+=x e x f x ,则)(x f 在区间[0,1]上连续,且012010)0(0<-=-⨯+=e f ,082110)1(1>+=-⨯+=e e f ,即0)1()0(<⋅f f ,由连续函数的介值定理知,)(x f 在区间[0,1]上至少有一个零点.又010)('>+=x e x f ,即)(x f 在区间[0,1]上是单调的,故)(x f 在区间[0,1]内有唯一实根.由二分法的误差估计式211*1021212||-++⨯=≤=-≤-εk k k a b x x ,得到1002≥k .两端取自然对数得6438.63219.322ln 10ln 2=⨯≈≥k ,因此取7=k ,即至少需二分0.2误差1.(p.12,题8)已知e=2.71828…,试问其近似值7.21=x ,71.22=x ,x 2=2.71,718.23=x 各有几位有效数字?并给出它们的相对误差限。
【解】有效数字:因为11102105.001828.0||-⨯=<=- x e ,所以7.21=x 有两位有效数字; 因为12102105.000828.0||-⨯=<=- x e ,所以71.22=x 亦有两位有效数字;因为3310210005.000028.0||-⨯=<=- x e ,所以718.23=x 有四位有效数字;%85.17.205.0||111=<-=x x e r ε; %85.171.205.0||222=<-=x x e r ε; %0184.0718.20005.0||333=<-=x x e r ε。
0.1算法1、 (p.11,题1)用二分法求方程013=--x x 在[1,2]内的近似根,要求误差不超过10-3.【解】 由二分法的误差估计式311*10212||-++=≤=-≤-εk k k a b x x ,得到100021≥+k .两端取自然对数得96.812ln 10ln 3≈-≥k ,因此取9=k ,即至少需2、(p.11,题2) 证明方程210)(-+=x e x f x在区间[0,1]内有唯一个实根;使用二分法求这一实根,要求误差不超过21021-⨯。
【解】 由于210)(-+=x e x f x,则)(x f 在区间[0,1]上连续,且012010)0(0<-=-⨯+=e f ,082110)1(1>+=-⨯+=e e f ,即0)1()0(<⋅f f ,由连续函数的介值定理知,)(x f 在区间[0,1]上至少有一个零点.又010)('>+=x e x f ,即)(x f 在区间[0,1]上是单调的,故)(x f 在区间[0,1]内有唯一实根.由二分法的误差估计式211*1021212||-++⨯=≤=-≤-εk k k a b x x ,得到1002≥k .两端取自然对数得6438.63219.322ln 10ln 2=⨯≈≥k ,因此取7=k ,即至少需二分0.2误差1.(p.12,题8)已知e=2.71828…,试问其近似值7.21=x ,71.22=x ,x 2=2.71,718.23=x 各有几位有效数字?并给出它们的相对误差限。
【解】有效数字:因为11102105.001828.0||-⨯=<=- x e ,所以7.21=x 有两位有效数字; 因为12102105.000828.0||-⨯=<=- x e ,所以71.22=x 亦有两位有效数字;因为3310210005.000028.0||-⨯=<=- x e ,所以718.23=x 有四位有效数字;%85.17.205.0||111=<-=x x e r ε; %85.171.205.0||222=<-=x x e r ε; %0184.0718.20005.0||333=<-=x x e r ε。