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数值计算方法期末考精彩试题

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(完整版)数值计算方法试题及答案

(完整版)数值计算方法试题及答案

数值计算方法试题一一、 填空题（每空1分，共17分）1、如果用二分法求方程043=-+x x 在区间]2,1[内的根精确到三位小数，需对分（ ）次。

2、迭代格式)2(21-+=+k k k x x x α局部收敛的充分条件是α取值在（ ）。

3、已知⎪⎩⎪⎨⎧≤≤+-+-+-≤≤=31)1()1()1(2110)(233x c x b x a x x x x S 是三次样条函数，则a =( )，b =（ ），c =（ ）。

4、)(,),(),(10x l x l x l n 是以整数点n x x x ,,,10 为节点的Lagrange 插值基函数，则∑==nk kx l0)(( )，∑==nk k jk x lx 0)(( )，当2≥n 时=++∑=)()3(204x l x xk k n k k( )。

5、设1326)(247+++=x x x x f 和节点,,2,1,0,2/ ==k k x k 则=],,,[10n x x x f 和=∆07f。

6、5个节点的牛顿-柯特斯求积公式的代数精度为 ，5个节点的求积公式最高代数精度为 。

7、{}∞=0)(k kx ϕ是区间]1,0[上权函数x x =)(ρ的最高项系数为1的正交多项式族，其中1)(0=x ϕ，则⎰=14)(dx x x ϕ 。

8、给定方程组⎩⎨⎧=+-=-221121b x ax b ax x ，a 为实数，当a 满足 ，且20<<ω时，SOR 迭代法收敛。

9、解初值问题00(,)()y f x y y x y '=⎧⎨=⎩的改进欧拉法⎪⎩⎪⎨⎧++=+=++++)],(),([2),(]0[111]0[1n n n n n n n n n n y x f y x f h y y y x hf y y 是阶方法。

10、设⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=11001a a a a A ，当∈a （ ）时，必有分解式T LL A =，其中L 为下三角阵，当其对角线元素)3,2,1(=i l ii 满足（ ）条件时，这种分解是唯一的。

数值计算方法试题和答案解析

数值计算方法试题和答案解析

数值计算方法试题一一、填空题（每空1分，共17分）1、如果用二分法求方程在区间内的根精确到三位小数，需对分（）次。

2、迭代格式局部收敛的充分条件是取值在（）。

3、已知是三次样条函数，则=( )，=（），=（）。

4、是以整数点为节点的Lagrange插值基函数，则( )，( )，当时( )。

5、设和节点则和。

6、5个节点的牛顿-柯特斯求积公式的代数精度为，5个节点的求积公式最高代数精度为。

7、是区间上权函数的最高项系数为1的正交多项式族，其中，则。

8、给定方程组，为实数，当满足，且时，SOR迭代法收敛。

9、解初值问题的改进欧拉法是阶方法。

10、设，当（）时，必有分解式，其中为下三角阵，当其对角线元素满足（）条件时，这种分解是唯一的。

二、二、选择题（每题2分）1、解方程组的简单迭代格式收敛的充要条件是（）。

（1）, (2) , (3) , (4)2、在牛顿-柯特斯求积公式：中，当系数是负值时，公式的稳定性不能保证，所以实际应用中，当（）时的牛顿-柯特斯求积公式不使用。

（1），（2），（3），（4），（1）二次；（2）三次；（3）四次；（4）五次4、若用二阶中点公式求解初值问题，试问为保证该公式绝对稳定，步长的取值范围为（）。

(1), (2), (3), (4)三、1、2、（15(1)(1) 试用余项估计其误差。

（2）用的复化梯形公式（或复化 Simpson公式）计算出该积分的近似值。

四、1、（15分）方程在附近有根，把方程写成三种不同的等价形式（1）对应迭代格式；(2)对应迭代格式；（3）对应迭代格式。

判断迭代格式在的收敛性，选一种收敛格式计算附近的根，精确到小数点后第三位。

选一种迭代格式建立Steffensen迭代法，并进行计算与前一种结果比较，说明是否有加速效果。

2、（8分）已知方程组，其中，（1）（1）列出Jacobi迭代法和Gauss-Seidel迭代法的分量形式。

（2）（2）求出Jacobi迭代矩阵的谱半径，写出SOR 迭代法。

数值计算方法期末考试题精选版

数值计算方法期末考试题精选版

数值计算方法期末考试题Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】一、单项选择题（每小题3分，共15分）1. 和分别作为π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42. 已知求积公式()()211211()(2)636f x dx f Af f ≈++⎰，则A ＝（ ）A ． 16B ．13C ．12D ．233. 通过点()()0011,,,x y x y 的拉格朗日插值基函数()()01,l x l x 满足（ ）A ．()00l x ＝0，()110l x =B ．()00l x ＝0，()111l x =C ．()00l x ＝1，()111l x = D ．()00l x ＝1，()111l x =4. 设求方程()0f x =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1231231220223332x x x x x x x x ++=⎧⎪++=⎨⎪--=⎩作第一次消元后得到的第3个方程（ ）.A ．232x x -+= B ．232 1.5 3.5x x -+=C ．2323x x -+= D ．230.5 1.5x x -=-单项选择题答案二、填空题（每小题3分，共15分）1. 设TX )4,3,2(-=, 则=1||||X ，2||||X = .2. 一阶均差()01,f x x =3. 已知3n =时，科茨系数()()()33301213,88C C C ===，那么()33C = 4. 因为方程()420x f x x =-+=在区间[]1,2上满足 ，所以()0f x =在区间内有根。

5. 取步长0.1h =，用欧拉法解初值问题()211y y yx y ⎧'=+⎪⎨⎪=⎩的计算公式 .填空题答案1. 9和292.()()0101f x f x x x --3. 184.()()120f f <5. ()1200.11.1,0,1,210.11k k y y k k y +⎧⎛⎫⎪ ⎪=+⎪ ⎪=+⎨⎝⎭⎪=⎪⎩三、计算题（每题15分，共60分）1. 已知函数211y x =+的一组数据：求分段线性插值函数，并计算()1.5f 的近似值.计算题1.答案1. 解[]0,1x ∈，()1010.510.50110x x L x x --=⨯+⨯=--- []1,2x ∈，()210.50.20.30.81221x x L x x --=⨯+⨯=-+--所以分段线性插值函数为2. 已知线性方程组1231231231027.21028.35 4.2x x x x x x x x x --=⎧⎪-+-=⎨⎪--+=⎩（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()()0,0,0X =，应用雅可比迭代公式、高斯－塞德尔迭代公式分别计算()1X （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 1232133120.10.20.720.10.20.830.20.20.84x x x x x x x x x =++⎧⎪=-+⎨⎪=++⎩ 雅可比迭代公式为()()()()()()()()()1123121313120.10.20.720.10.20.830.20.20.84m m m m m m m m m x x x x x x x x x +++⎧=++⎪⎪=-+⎨⎪=++⎪⎩(0,1...)m = 高斯－塞德尔迭代法公式()()()()()()()()()1123112131113120.10.20.720.10.20.830.20.20.84m m m m m m m m m x x x x x x x x x ++++++⎧=++⎪⎪=-+⎨⎪=++⎪⎩(0,1...)m = 用雅可比迭代公式得()()10.72000,0.83000,0.84000X = 用高斯－塞德尔迭代公式得()()10.72000,0.90200,1.16440X =3. 用牛顿法求方程3310x x --=在[]1,2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4. 写出梯形公式和辛卜生公式，并用来分别计算积分101dx x +⎰.计算题4.答案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1. 设2.3149541...x *=，取5位有效数字，则所得的近似值x= .2.设一阶差商 ()()()21122114,321f x f x f x x x x --===---，()()()322332615,422f x f x f x x x x --===--则二阶差商()123,,______f x x x =3. 设(2,3,1)TX =--, 则2||||X = ，=∞||||X 。

数值计算方法试题和答案解析

数值计算方法试题和答案解析

数值计算方法试题一一、 填空题(每空1分,共17分) 1、如果用二分法求方程043=-+x x 在区间]2,1[内的根精确到三位小数,需对分( )次。

2、迭代格式)2(21-+=+k k k x x x α局部收敛的充分条件就是α取值在( )。

3、已知⎪⎩⎪⎨⎧≤≤+-+-+-≤≤=31)1()1()1(2110)(233x c x b x a x x x x S 就是三次样条函数,则a =( ),b =( ),c =( )。

4、)(,),(),(10x l x l x l n Λ就是以整数点n x x x ,,,10Λ为节点的Lagrange 插值基函数,则∑==nk kx l0)(( ),∑==nk k jk x lx 0)(( ),当2≥n 时=++∑=)()3(204x l x xk k n k k( )。

5、设1326)(247+++=x x x x f 与节点,,2,1,0,2/Λ==k k x k 则=],,,[10n x x x f Λ 与=∆07f。

6、5个节点的牛顿-柯特斯求积公式的代数精度为 ,5个节点的求积公式最高代数精度为 。

7、{}∞=0)(k kx ϕ就是区间]1,0[上权函数x x =)(ρ的最高项系数为1的正交多项式族,其中1)(0=x ϕ,则⎰=14)(dx x x ϕ 。

8、给定方程组⎩⎨⎧=+-=-221121b x ax b ax x ,a 为实数,当a 满足 ,且20<<ω时,SOR 迭代法收敛。

9、解初值问题00(,)()y f x y y x y '=⎧⎨=⎩的改进欧拉法⎪⎩⎪⎨⎧++=+=++++)],(),([2),(]0[111]0[1n n n n n n n n n n y x f y x f h y y y x hf y y 就是阶方法。

10、设⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=11001a a a a A ,当∈a ( )时,必有分解式T LL A =,其中L为下三角阵,当其对角线元素)3,2,1(=i l ii 满足( )条件时,这种分解就是唯一的。

数值计算方法期末模拟测试题

数值计算方法期末模拟测试题

一、单项选择题（每小题3分，共15分）1. 3.142和3.141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42. 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 ．π()()211211()(2)636f x dx f Af f ≈++⎰A 16131223()()0011,,,x y x y ()()01,l x l x ()00l x ()110l x =()00l x ()111l x =()00l x ()111l x =()00l x ()111l x =()0f x =1231231220223332x x x x x x x x ++=⎧⎪++=⎨⎪--=⎩232x x -+=232 1.5 3.5x x -+=2323x x -+=230.5 1.5x x -=-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 .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.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）.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0.0001.4. 写出梯形公式和辛卜生公式，并用来分别计算积分.TX )4,3,2(-==1||||X 2||||X =()01,f x x =3n =()()()33301213,88C C C ===()33C =()420x f x x =-+=[]1,2()0f x =0.1h =()211yy yx y ⎧'=+⎪⎨⎪=⎩211y x =+()1.5f 1231231231027.21028.35 4.2x x x x x x x x x --=⎧⎪-+-=⎨⎪--+=⎩()()00,0,0X =()1X 3310x x --=[]1,21011dx x +⎰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 ， 。

数值计算方法试题及答案

数值计算方法试题及答案

数值计算方法试题一一、 填空题（每空1分，共17分）1、如果用二分法求方程043=-+x x 在区间]2,1[内的根精确到三位小数，需对分（ ）次。

2、迭代格式)2(21-+=+k k k x x x α局部收敛的充分条件是α取值在（ ）。

3、已知⎪⎩⎪⎨⎧≤≤+-+-+-≤≤=31)1()1()1(2110)(233x c x b x a x x x x S 是三次样条函数，则a =( )，b =（ ），c =（ ）。

4、)(,),(),(10x l x l x l n 是以整数点n x x x ,,,10 为节点的Lagrange 插值基函数，则∑==nk kx l0)(( )，∑==nk k jk x lx 0)(()，当2≥n 时=++∑=)()3(204x l x xk k nk k ( )。

5、设1326)(247+++=x x x x f 和节点,,2,1,0,2/ ==k k x k 则=],,,[10n x x x f 和=∆07f。

6、5个节点的牛顿-柯特斯求积公式的代数精度为 ，5个节点的求积公式最高代数精度为 。

7、{}∞=0)(k kx ϕ是区间]1,0[上权函数x x =)(ρ的最高项系数为1的正交多项式族，其中1)(0=x ϕ，则⎰=14)(dx x x ϕ 。

8、给定方程组⎩⎨⎧=+-=-221121b x ax b ax x ，a 为实数，当a 满足 ，且20<<ω时，SOR 迭代法收敛。

9、解初值问题00(,)()y f x y y x y '=⎧⎨=⎩的改进欧拉法⎪⎩⎪⎨⎧++=+=++++)],(),([2),(]0[111]0[1n n n n n n n n n n y x f y x f h y y y x hf y y 是阶方法。

10、设⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=11001a a a a A ，当∈a （ ）时，必有分解式T LL A =，其中L 为下三角阵，当其对角线元素)3,2,1(=i l ii 满足（ ）条件时，这种分解是唯一的。

数值方法期末考试题及答案

数值方法期末考试题及答案

数值方法期末考试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 在数值分析中，下列哪个算法用于求解线性方程组？A. 快速傅里叶变换B. 高斯消元法C. 牛顿法D. 辛普森积分法答案：B2. 插值和逼近的主要区别是什么？A. 插值点必须在数据点上B. 逼近点可以不在数据点上C. 插值是线性的，逼近是非线性的D. 插值是多项式，逼近是函数答案：A3. 以下哪个是数值稳定性好的算法？A. 直接迭代法B. 雅可比迭代法C. 高斯-塞德尔迭代法D. 松弛法答案：C4. 牛顿-拉弗森方法用于求解什么类型的方程？A. 线性方程B. 非线性方程C. 微分方程D. 积分方程答案：B5. 以下哪个是数值积分方法？A. 欧拉方法B. 辛普森方法C. 拉格朗日插值D. 牛顿法答案：B...（此处省略其他选择题）二、简答题（每题10分，共30分）1. 解释什么是病态问题，并给出一个例子。

答案：病态问题是指那些微小的输入变化会导致输出结果产生巨大变化的问题。

例如，在数值分析中，求解线性方程组时，如果系数矩阵的条件数很大，那么该问题就被认为是病态的。

这意味着即使输入数据只有微小的误差，也会导致解的误差非常大。

2. 描述数值微分和数值积分的区别。

答案：数值微分是估计函数在某点的导数，而数值积分是估计函数在某个区间上的积分。

数值微分通常涉及到差分，例如前向差分、后向差分和中心差分等。

数值积分则涉及到数值积分方法，如梯形法则、辛普森法则等。

3. 解释什么是条件数，并说明它在数值分析中的重要性。

答案：条件数是一个量度，用来衡量问题的敏感性，即输入数据的微小变化会导致输出结果多大的变化。

在数值分析中，一个条件数较小的问题被认为是良态的，因为这意味着问题对输入数据的微小变化不敏感。

相反，条件数较大的问题被认为是病态的，需要特别小心处理，以避免数值误差的累积。

三、计算题（每题25分，共50分）1. 给定线性方程组：\[\begin{align*}4x + y - 2z &= 6 \\2x - y + 3z &= -1 \\-2x + 3y + z &= 4\end{align*}\]使用高斯消元法求解该方程组，并给出解。

数值计算方法期末考试题

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数值计算方法期末考试题集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#一、单项选择题（每小题3分，共15分）1. 和分别作为π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42. 已知求积公式()()211211()(2)636f x dx f Af f ≈++⎰，则A ＝（ ）A ． 16B ．13C ．12D ．233. 通过点()()0011,,,x y x y 的拉格朗日插值基函数()()01,l x l x 满足（ ）A ．()00l x ＝0，()110l x =B ．()00l x ＝0，()111l x =C ．()00l x ＝1，()111l x = D ．()00l x ＝1，()111l x =4. 设求方程()0f x =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1231231220223332x x x x x x x x ++=⎧⎪++=⎨⎪--=⎩作第一次消元后得到的第3个方程（ ）.A ．232x x -+= B ．232 1.5 3.5x x -+=C ．2323x x -+= D ．230.5 1.5x x -=-单项选择题答案二、填空题（每小题3分，共15分）1. 设TX )4,3,2(-=, 则=1||||X ，2||||X = .2. 一阶均差()01,f x x =????? ???????????????3. 已知3n =时，科茨系数()()()33301213,88C C C ===，那么()33C =???????????? 4. 因为方程()420x f x x =-+=在区间[]1,2上满足??????????????? ?，所以()0f x =在区间内有根。

5. 取步长0.1h =，用欧拉法解初值问题()211y y yx y ⎧'=+⎪⎨⎪=⎩的计算公式????????????????????? .填空题答案1.?????? 9和292.??????()()0101f x f x x x --?3.?????? 18 4.??????()()120f f <5.?????? ()1200.11.1,0,1,210.11k k y y k k y +⎧⎛⎫⎪ ⎪=+⎪ ⎪=+⎨⎝⎭⎪=⎪⎩三、计算题（每题15分，共1. 已知函数211y x =+的一组数据：求分段线性插值函数，并计算()1.5f 的近似值.计算题1.答案1.?????? 解[]0,1x ∈，()1010.510.50110x x L x x --=⨯+⨯=---??????????[]1,2x ∈，()210.50.20.30.81221x x L x x --=⨯+⨯=-+--所以分段线性插值函数为2. 已知线性方程组1231231231027.21028.35 4.2x x x x x x x x x --=⎧⎪-+-=⎨⎪--+=⎩（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()()0,0,0X =，应用雅可比迭代公式、高斯－塞德尔迭代公式分别计算()1X（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 1232133120.10.20.720.10.20.830.20.20.84x x x x x x x x x =++⎧⎪=-+⎨⎪=++⎩雅可比迭代公式为()()()()()()()()()1123121313120.10.20.720.10.20.830.20.20.84m m m m m m m m m x x x x x x x x x +++⎧=++⎪⎪=-+⎨⎪=++⎪⎩(0,1...)m =高斯－塞德尔迭代法公式()()()()()()()()()1123112131113120.10.20.720.10.20.830.20.20.84m m m m m m m m m x x x x x x x x x ++++++⎧=++⎪⎪=-+⎨⎪=++⎪⎩?(0,1...)m =用雅可比迭代公式得()()10.72000,0.83000,0.84000X =用高斯－塞德尔迭代公式得()()10.72000,0.90200,1.16440X =3. 用牛顿法求方程3310x x --=在[]1,2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4. 写出梯形公式和辛卜生公式，并用来分别计算积分101dx x +⎰.计算题4.答案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101,,A A A -，将()21,,f x x x =分别代入求积公式，并令其左右相等，得得1113A A h -==，043hA =。

数值计算方法期末试题及答案

数值计算方法期末试题及答案

一、选择题（每小题4分，共20分）1. 误差根据来源可以分为四类，分别是（ A ）A. 模型误差、观测误差、方法误差、舍入误差；B. 模型误差、测量误差、方法误差、截断误差；C. 模型误差、实验误差、方法误差、截断误差；D. 模型误差、建模误差、截断误差、舍入误差。

2. 若132)(356++-=x x x x f ，则其六阶差商=]3,,3,3,3[6210 f （ C ） A. 0； B. 1； C. 2； D. 3 。

3. 数值求积公式中的Simpson 公式的代数精度为 （ D ）A. 0；B. 1；C. 2；D. 3 。

4. 若线性方程组Ax = b 的系数矩阵A 为严格对角占优矩阵，则解方程组的Jacobi 迭代法和Gauss-Seidel 迭代法 （ B ）A. 都发散；B. 都收敛C. Jacobi 迭代法收敛，Gauss-Seidel 迭代法发散；D. Jacobi 迭代法发散，Gauss-Seidel 迭代法收敛。

5. 对于试验方程y y λ='，Euler 方法的绝对稳定区间为（ C ）A. 02≤≤-h ；B. 0785.2≤≤-h ；C. 02≤≤-h λ；D. 0785.2≤≤-h λ ；二、填空题（每空3分，共18分）1. 已知⎪⎪⎭⎫⎝⎛--='-=4321,)2,1(A x ，则 =2x 5，=1Ax 16 ，=2A 22115+2. 已知3)9(,2)4(==f f ，则 f (x )的线性插值多项式为)6(2.0)(1+=x x L ,且用线性插值可得f (7)= 2.6 。

3. 要使20的近似值的相对误差界小于0.1%，应至少取 4 位有效数字。

三、利用下面数据表，1. 用复化梯形公式计算积分dxx f I )(6.28.1⎰=的近似值；解：1.用复化梯形公式计算 取2.048.16.2,4=-==h n 1分分分分7058337.55))6.2()2.08.1(2)8.1((22.04))()(2)((231114=+++=++=∑∑=-=f k f f b f x f a f hT k n k k2. 用复化Simpson 公式计算积分dxx f I )(6.28.1⎰=的近似值。

数值计算方法试题及答案

数值计算方法试题及答案

数值计算方法试题一一、填空题（每空1分，共17分）1、如果用二分法求方程043=-+x x 在区间]2,1[内的根精确到三位小数，需对分（ ）次。

2、迭代格式)2(21-+=+k k k x x x α局部收敛的充分条件是α取值在（ ）。

3、已知⎪⎩⎪⎨⎧≤≤+-+-+-≤≤=31)1()1()1(2110)(233x c x b x a x x x x S 是三次样条函数，则a =( )，b =（ ），c =（ ）。

4、)(,),(),(10x l x l x l n 是以整数点n x x x ,,,10 为节点的Lagrange 插值基函数，则∑==nk kx l)(( )，∑==nk k jk x lx 0)(( )，当2≥n 时=++∑=)()3(204x l x xk k nk k ( )。

5、设1326)(247+++=x x x x f 和节点,,2,1,0,2/ ==k k x k 则=],,,[10n x x x f 和=∆07f 。

6、5个节点的牛顿-柯特斯求积公式的代数精度为 ，5个节点的求积公式最高代数精度为 。

7、{}∞=0)(k kx ϕ是区间]1,0[上权函数x x =)(ρ的最高项系数为1的正交多项式族，其中1)(0=x ϕ，则⎰=104)(dx x x ϕ 。

8、给定方程组⎩⎨⎧=+-=-221121b x ax b ax x ，a 为实数，当a 满足 ，且20<<ω时，SOR迭代法收敛。

9、解初值问题00(,)()y f x y y x y '=⎧⎨=⎩的改进欧拉法⎪⎩⎪⎨⎧++=+=++++)],(),([2),(]0[111]0[1n n n n n n n n n n y x f y x f h y y y x hf y y 是阶方法。

10、设⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=11001a a a a A ，当∈a （ ）时，必有分解式T LL A =，其中L 为下三角阵，当其对角线元素)3,2,1(=i l ii 满足（ ）条件时，这种分解是唯一的。

数值计算方法试题和答案解析

数值计算方法试题和答案解析

数值计算⽅法试题和答案解析数值计算⽅法试题⼀⼀、填空题（每空1分，共17分）1、如果⽤⼆分法求⽅程在区间内的根精确到三位⼩数，需对分（）次。

2、迭代格式局部收敛的充分条件是取值在（）。

3、已知是三次样条函数，则=( )，=（），=（）。

4、是以整数点为节点的Lagrange插值基函数，则( )，( )，当时( )。

5、设和节点则和。

6、5个节点的⽜顿-柯特斯求积公式的代数精度为，5个节点的求积公式最⾼代数精度为。

7、是区间上权函数的最⾼项系数为1的正交多项式族，其中，则。

8、给定⽅程组，为实数，当满⾜，且时，SOR迭代法收敛。

9、解初值问题的改进欧拉法是阶⽅法。

10、设，当（）时，必有分解式，其中为下三⾓阵，当其对⾓线元素满⾜（）条件时，这种分解是唯⼀的。

⼆、⼆、选择题（每题2分）1、解⽅程组的简单迭代格式收敛的充要条件是（）。

（1）, (2) , (3) , (4)2、在⽜顿-柯特斯求积公式：中，当系数是负值时，公式的稳定性不能保证，所以实际应⽤中，当（）时的⽜顿-柯特斯求积公式不使⽤。

（1），（2），（3），（4），（1）⼆次；（2）三次；（3）四次；（4）五次4、若⽤⼆阶中点公式求解初值问题，试问为保证该公式绝对稳定，步长的取值范围为（）。

(1), (2), (3), (4)三、1、2、（15(1)(1) 试⽤余项估计其误差。

（2）⽤的复化梯形公式（或复化 Simpson公式）计算出该积分的近似值。

四、1、（15分）⽅程在附近有根，把⽅程写成三种不同的等价形式（1）对应迭代格式；(2)对应迭代格式；（3）对应迭代格式。

判断迭代格式在的收敛性，选⼀种收敛格式计算附近的根，精确到⼩数点后第三位。

选⼀种迭代格式建⽴Steffensen迭代法，并进⾏计算与前⼀种结果⽐较，说明是否有加速效果。

2、（8分）已知⽅程组，其中，（1）（1）列出Jacobi迭代法和Gauss-Seidel迭代法的分量形式。

数值分析计算方法期末考试(一) +答案

数值分析计算方法期末考试(一) +答案
3. 设 f (x) x3 , 对 h 0.1 , 用中心差商计算 f (2) __________________.
4. 计算积分 1 x dx , 取 4 位有效数字, 用梯形公式计算求得的值为_______,用辛普森 0.5 公式计算求得的值为_____________.
5. 设 f (x) 可微, 求方程 x f (x) 根的牛顿迭代格式是______________________.
=
2
x
3 k
+1 ,
(k
3xk2 − 3
= 0,
1,
2,) ,
计算得
x0 = 2, x1 = 1.8889, x2 = 1.8795, 由 | x2 − x* |≈ 1.148 ×10−4 < 5 ×10−5 ,
所以 x ≈ 1.8795
(2) 用弦截法:
xk +1
= xk
−
f
(
xk
f )
(xk −f
1 x2 式,并用它分别计算 x 1 处的值.
3 2. 求三个不同的节点 x0 , x1, x2 和常数 c ,使求积公式
1
1 f (x) dx c[ f (x0 ) f (x1) f (x2 ) ]
具有尽可能高的代数精确度.
3. 用最小二乘法求下列数据的线性拟合函数 y ax b
xi -2
Lagrange 插值多项式为
f (−1) = 1 , f (0) = 1, f (1) = 1 . 由 此 确 定 的 二 次
2
2
L2 (x)
=
x(x −1) (−1)(−1 −1)
f
(−1) +
(x + 1)(x −1) (0 + 1)(0 −1)

数值计算方法试题及答案资料,推荐文档

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b
n1
函数，
a
f
(x)w(x)dx
k 1
Ak
f
(xk
)
为高斯型求积公式，证明：
n1
（1）
（1） 当 0 k, j n, k j 时，
Ai k(xi ) j(xi ) 0
i1
b
（2） a lk (x)l j (x)w(x)dx 0
(k j)
n1 b 2
b
（3） k 1 a lk (x)w(x)dx a w(x)dx
代公式，并证明其收敛性。
(2) (2) (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。
不同的等价形式（1） x 3 x 1 对应迭代格式xn1 3 xn 1 ；(n1
11
xn ；（3） x x3 1对应迭代格式
x x3 1
x 1.5
n1 n 。判断迭代格式在 0 的收敛性，选一种收敛格式计算
x 1.5 附近的根，精确到小数点后第三位。选一种迭代格式建立
Steffensen 迭代法，并进行计算与前一种结果比较，说明是否有加速 效果。
2、（8 分）已知方程组 AX
f ，其中
A
4 3
34
1
f 2340
1 4 ， 24 （1）（1） 列出 Jacobi 迭代法和 Gauss-Seidel 迭代法的分量形
式。
（2）（2） 求出 Jacobi 迭代矩阵的谱半径，写出 SOR 迭代法。
（
）
8、对矩阵 A 作如下的 Doolittle 分解：
2 2 3 1 0 02 2 3
A 4 7 7 2 1 0 0 b 1

数值计算期末考试题及答案

数值计算期末考试题及答案

数值计算期末考试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 在数值分析中，下列哪个方法不是用于求解线性方程组的？A. 高斯消元法B. 牛顿法C. 雅可比迭代法D. 追赶法2. 以下哪个不是数值稳定性问题？A. 舍入误差B. 累积误差C. 条件数D. 浮点数溢出3. 插值法中，拉格朗日插值法的特点是：A. 计算复杂度高B. 计算复杂度低C. 需要预先计算多项式系数D. 插值点的增加不会影响已计算的多项式4. 牛顿-拉弗森方法（Newton-Raphson method）用于：A. 求解线性方程组B. 求解非线性方程C. 求解最小二乘问题D. 求解特征值问题5. 以下哪个算法是用于数值积分的？A. 欧拉法B. 龙格-库塔法C. 辛普森法D. 蒙特卡洛法二、简答题（每题10分，共20分）1. 简述高斯消元法的基本原理及其在求解线性方程组中的优势和局限性。

2. 解释什么是数值稳定性，并给出一个数值不稳定的算法示例。

三、计算题（每题15分，共30分）1. 给定线性方程组：\[\begin{align*}4x + y - 2z &= 6 \\2x - y + z &= -1 \\-2x + 3y + z &= 3\end{align*}\]使用高斯消元法求解该方程组的解。

2. 给定函数 \( f(x) = x^3 - 3x + 1 \)，请使用牛顿法求 \( f(x) \) 在 \( x = 1 \) 附近的根，迭代3次。

四、论述题（每题30分，共30分）1. 论述数值分析中误差的来源，以及如何通过算法设计减少误差的累积。

参考答案一、选择题1. B（牛顿法用于求解非线性方程）2. D（浮点数溢出是数值问题，但不是数值稳定性问题）3. A（拉格朗日插值法计算复杂度高）4. B（牛顿-拉弗森方法用于求解非线性方程）5. C（辛普森法用于数值积分）二、简答题1. 高斯消元法是一种直接解法，它通过行变换将增广矩阵转换为上三角形式，然后通过回代求解线性方程组。

(完整版),数值计算方法试题及答案,推荐文档

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数 ，使其代数精确度尽量高，并指出其代数精确度的次数。
五、（8 分）已知求 a (a 0) 的迭代公式为：
xk 1
1 2 (xk
a xk
)
x0 0 k 0,1,2
证明：对一切 k 1,2,, xk a ，且序列xk 是单调递减的，
从而迭代过程收敛。
六、（9
3
分）数值求积公式 0
f
( x)dx
（ ）。
(1) 0 h 2 , (2) 0 h 2 , (3) 0 h 2 , (4) 0 h 2 三、1、（8 分）用最小二乘法求形如 y a bx2 的经验公式拟合以下
数据：
xi
19
25
30
38
yi
19.0
32.3
49.0
73.3
2、（15 分）用 n 8 的复化梯形公式（或复化 Simpson 公式）计算
2、设函数 f (x) 于区间a,b上有足够阶连续导数， p a,b为 f (x) 的
一个 m
重零点，Newton
迭代公式
xk 1
xk
m
f (xk ) f '(xk )
的收敛阶至
少是 __________阶。
３、区间a,b上的三次样条插值函数 S(x) 在a,b上具有直到
__________阶的连续导数。
数值计算方法试题二
一、判断题：（共 16 分，每小题２分）
１、若 A 是 n n 阶非奇异阵，则必存在单位下三角阵 L 和上三角阵
U ，使 A LU 唯一成立。 （ ）
２、当 n 8 时，Newton－cotes 型求积公式会产生数值不稳定性。
（ ）
3、形如
ab

数值计算方法试题及答案

数值计算方法试题及答案

数值计算方法试题一一、填空题（每空1分，共17分）1、如果用二分法求方程在区间内的根精确到三位小数，需对分（）次。

2、迭代格式局部收敛的充分条件是取值在（）。

3、已知是三次样条函数，则=( )，=（），=（）。

4、是以整数点为节点的Lagrange插值基函数，则( )，( )，当时( )。

5、设和节点则和。

6、5个节点的牛顿-柯特斯求积公式的代数精度为，5个节点的求积公式最高代数精度为。

7、是区间上权函数的最高项系数为1的正交多项式族，其中，则。

8、给定方程组，为实数，当满足，且时，SOR迭代法收敛。

9、解初值问题的改进欧拉法是阶方法。

10、设，当（）时，必有分解式，其中为下三角阵，当其对角线元素满足（）条件时，这种分解是唯一的。

二、二、选择题（每题2分）1、解方程组的简单迭代格式收敛的充要条件是（）。

（1）, (2) , (3) , (4)2、在牛顿-柯特斯求积公式：中，当系数是负值时，公式的稳定性不能保证，所以实际应用中，当（）时的牛顿-柯特斯求积公式不使用。

（1），（2），（3），（4），（1）二次；（2）三次；（3）四次；（4）五次4、若用二阶中点公式求解初值问题，试问为保证该公式绝对稳定，步长的取值范围为（）。

(1), (2), (3), (4)三、1、2、（15(1)(1) 试用余项估计其误差。

（2）用的复化梯形公式（或复化 Simpson公式）计算出该积分的近似值。

四、1、（15分）方程在附近有根，把方程写成三种不同的等价形式（1）对应迭代格式；(2)对应迭代格式；（3）对应迭代格式。

判断迭代格式在的收敛性，选一种收敛格式计算附近的根，精确到小数点后第三位。

选一种迭代格式建立Steffensen迭代法，并进行计算与前一种结果比较，说明是否有加速效果。

2、（8分）已知方程组，其中，（1）（1）列出Jacobi迭代法和Gauss-Seidel迭代法的分量形式。

（2）（2）求出Jacobi迭代矩阵的谱半径，写出SOR 迭代法。

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1. 已知函数211y x =+的一组数据：求分段线性插值函数，并计算()1.5f 的近似值.计算题1.答案1. 解[]0,1x ∈，()1010.510.50110x x L x x --=⨯+⨯=---%[]1,2x ∈，()210.50.20.30.81221x x L x x --=⨯+⨯=-+--% 所以分段线性插值函数为()[][]10.50,10.80.31,2x x L x x x ⎧-∈⎪=⎨-∈⎪⎩%()1.50.80.3 1.50.35L =-⨯=%4. 写出梯形公式和辛卜生公式，并用来分别计算积分1011dx x +⎰.计算题4.答案4 解 梯形公式()()()2bab af x dx f a f b -≈⎡+⎤⎣⎦⎰应用梯形公式得101111[]0.75121011dx x ≈+=+++⎰辛卜生公式为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()()()()1010hhf x dx A f h A f A f h --=-++⎰证明题答案故()()()()40333hhh hf x dx f h f f h -=-++⎰具有三次代数精确度。

1．设3201219(), , 1, 44f x x x x x ====（1）试求()f x 在19,44⎡⎤⎢⎥⎣⎦上的三次Hermite 插值多项式()x H 使满足''11()(), 0,1,2,... ()()j j H x f x j H x f x ===()x H 以升幂形式给出。

（2）写出余项()()()R x f x H x =-的表达式计算题1.答案1、（1）()3214263233122545045025x x x x H =-++-（2）()522191919()(1)(),()(,)4!164444R x x x x x ξξξ-=---=∈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4．推导常微分方程的初值问题00'(,)()y f x y y x y =⎧⎨=⎩的数值解公式：'''1111(4)3n n n n n h y y y y y +-+-=+++（提示：利用Simpson 求积公式。

）计算题4.答案(1).（15分）用二次拉格朗日插值多项式2()sin 0.34L x 计算的值。

插值节点和相应的函数值是（0，0），（0.30，0.2955），（0.40，0.3894）。

计算题1.答案4).（15分）求系数123,,A A A 和使求积公式1123111()(1)()()233f x dx A f A f A f -≈-+-+≤⎰对于次数的一切多项式都精确成立。

计算题4.答案三、计算题（70分）1.（10分）已知f (0)＝1，f (3)＝2.4，f (4)＝5.2，求过这三点的二次插值基函数l 1(x )=( )，]4,3,0[f =( ), 插值多项式P 2(x )=( ), 用三点式求得=')4(f ( ).计算题1.答案3. （15分）确定求积公式)5.0()()5.0()(111Cf x Bf Af dx x f ++-≈⎰- 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 101)0(23<<⎩⎨⎧=+='x y yx y .(1) 写出用Euler 方法、步长h =0.1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 =0.2解上述初值问题数值解的公式，并求解21,y y ，保留两位小数。

计算题4.答案5. （15分）取节点1,5.0,0210===x x x ，求函数xe y -=在区间]1,0[上的二次插值多项式)(2x P ，并估计误差。

计算题5.答案5．)5.0)((15.015.01)0(5.01)(5.05.015.02--------+---+=----xxeeexeexp=1+2()5.0()12(2)15.015.0-+-+----xxeexe[](!3)()(,1max,21,0''3''-'''=-==-=∈-xxfxpeyMey xxxξ时10≤≤∴x，)1)(5.0(!31)(2--≤-xxxxpe x二、计算题1、已知函数()y f x=的相关数据由牛顿插值公式求三次插值多项式3()P x，并计算13()2P=的近似值。

计算题1.答案解：差商表由牛顿插值公式：323332348()()21,331411813()()2()()12232232p x N x x x xp==-++≈=-++=2、（10分）利用尤拉公式求解初值问题，其中步长0.1h=，1,(0,0.6)(0) 1.y y xxy'=-++⎧∈⎨=⎩。

计算题2.答案解：1(,)1,1,0.1,0.1(1),(0,1,2,3,)1,1.000000;1.000000;1.010000;1.029000;1.056100;1.090490;1.131441.n n n nkf x y y x y hy y x y nyyη+=-++====++-===L3、（15分）确定求积公式012()()(0)()hhf x dx A f h A f A f h-≈-++⎰。

中待定参数iA的值(0,1,2)i=，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2()1,,f x x x=，代入求积公式，可得02114,33A A h A h===。

令3()f x x=时求积公式成立，而4()f x x=时公式不成立，从而精度为3。

求它的拟合曲线（直线）。

计算题4.答案解：设y a bx=+则可得515311555105.5a ba b+=⎧⎨+=⎩于是 2.45, 1.25a b==，即 2.45 1.25y x=+。

1、（10分）已知数据如下：求形如bxay+=1拟合函数。

计算题1.答案解：55552111111,,9,17.8,16.971,35.9025916.971917.835.39022.05353.026512.05353.0265ii i i ii i i ia bx z z a bxy yx x z z xababyx=====+==+====⎡⎤⎡⎤⎡⎤=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦=-⎧⎨=⎩=-+∑∑∑∑令则解此方程组得拟合曲线为2、（15分）用二次拉格朗日插值多项式2()L x计算sin0.34。

插值节点和相应的函数值如下表。

计算题2.答案3、（15分）利用改进的尤拉方法求解初值问题，其中步长0.2h =,(0,0.8)(0) 1.y y x x y '=+⎧∈⎨=⎩。

计算题3.答案解：4、（15分）已知012113,,,424x x x === (1)推导以这三点为求积节点在[0,1]上的插值型求积公式10120113()()()()424f x dx A f A f A f ≈++⎰；(2)指明求积公式所具有的代数精度；(3)用所求公式计算120x dx⎰。

计算题4.（1）答案 计算题4.（2）&（3）答案二、计算题1).（15分）设3201219(),,1,44f x x x x x ====（1）试求()f x 在19[,]44上的三次Hermite 插值多项式()H x 使满足()(),0,1,2,... '()'()j j H x f x j H x f x ===, ()H x 以升幂形式给出。

（2）写出余项()()()R x f x H x =-的表达式（1）32142632331()25545045025H x x x x =-++-（2）522191919()()(1)(),()(,)4!164444R x x x x x ζζζ-=---=∈所具有的代数精确度.计算题3.答案令2()1,,f x x x =代入公式精确成立，得122312023A B h hA Bx h A Bx h ⎧⎪+=⎪-+=⎨⎪⎪+=⎩； 解得1131,,322x h B h A h ===，得求积公式 1()[()3()]23h h h f x dx f h f h -≈-+⎰。