数值分析第4章
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习题41. 给定x x f =)(在144,121,100=x 3点处的值,试以这3点建立)(x f 的2次(抛物)插值公式,利用插值公式115求的近似值并估计误差。
再给13169=建立3次插值公式,给出相应的结果。
解:x x f =)( 2121)(-='x x f ,2341)(--=''x x f ,2583)(-='''x x f ,27)4(1615)(--=x x f,72380529.10)115(=f1000=x , 1211=x , 1442=x , 1693=x 100=y , 111=y , 122=y , 133=y))(())(())(())(())(())(()(1202102210120*********x x x x x x x x y x x x x x x x x y x x x x x x x x y x L ----+----+----= )121144)(100144()121115)(100115(12)144121)(100121()144115)(100115(11)144100)(121100()144115)(121115(10)115(2----⨯+----⨯+----⨯=L=2344)6(1512)23(21)29(1511)44)(21()29)(6(10⨯-⨯⨯+-⨯-⨯⨯+----⨯72276.1006719.190683.988312.1=-+=))()((!3)()()(2102x x x x x x f x L x f ---'''=-ξ ,144100<<ξ )44115()121115()100115()(max 61)115()115(1441002-⨯-⨯-⋅'''≤-≤≤x f L f x 296151083615⨯⨯⨯⨯⨯≤-001631.0101631.02=⨯=- 实际误差 22101045.0)115()115(-⨯=-L f))()(())()(())()(())()(()(312101320130201032103x x x x x x x x x x x x y x x x x x x x x x x x x y x L ------+------= ))()(())()(())()(())()((23130321033212023102x x x x x x x x x x x x y x x x x x x x x x x x x y ------+------+ )169100()144100()121100()169115()144115()121115(10)115(3-⨯-⨯--⨯-⨯-⨯=L )169121()144121()100121()169115()144115()100115(11-⨯-⨯--⨯-⨯-⨯+)169144()121144()100144()169115()121115()100115(12-⨯-⨯--⨯-⨯-⨯+)144169()121169()100169()144115()121115()100115(13-⨯-⨯--⨯-⨯-⨯+)48()23(21)54()29(1511)69()44()21()54()29()6(10-⨯-⨯-⨯-⨯⨯+-⨯-⨯--⨯-⨯-⨯= 254869)29()6(1513)25(2344)54()6(1512⨯⨯-⨯-⨯⨯+-⨯⨯-⨯-⨯⨯+ 723571.10409783.0305138.2145186.11473744.1=+-+= ))()()((!4)()()(3210)4(3x x x x x x x x f x L x f ----=-ξ,169100<<ξ)169115)(144115)(121115)(10115(101615241)115()115(73----⨯⨯⨯≤--L f )54()29()6(151016152417-⨯-⨯-⨯⨯⨯⨯=- 0005505.0105505.03=⨯=-实际误差 321023429.0)115()115(-⨯=-L f 2. 设j x 为互异节点),,1,0(n j =求证: (1)k nj j k j x x l x =∑=)(0),,1,0(n k =;(2)0)()(0=-∑=x l x x j knj j ),,1(n k =。
第4章 非线性方程与非线性方程组的迭代解法--------学习小结一、本章学习体会本章我们主要学习了非线性方程的几种解法,主要有对分法、简单迭代法、steffensen 迭代法、Newton 法、割线法等。
这几种方法都有其思想,并且它们的思想彼此之间有一定的联系。
本章的思路大致可以理解为:1.如何选取迭代公式;2.如何判断迭代公式的收敛速度;3.如何进行迭代公式的修正,以加速收敛;4.如何选取最适合的迭代方法 。
二、本章知识梳理具体求根通常分为两步走,第一步判断根是否存在,若存在,确定根的某个初始近似值;第二步,将初始近似值逐步加工成满足精度要求的结果。
求初始近似值,即确定根的大致区间(a, b ),使(a, b )内恰有方程的一个根。
本章的学习思路:针对一种迭代方法,找出迭代公式,并判断其收敛性,一般选取收敛速度最快的迭代公式,所以自然的提出了如何使收敛加速的问题。
4.1非线性方程的迭代解法非线性方程的迭代解法有:对分法、简单迭代法、steffensen 迭代法、Newton 法、割线法等。
4.1.1对分法设()[]()()0,<∈b f a f b a C x f 且,根据连续函数的介值定理,在区间()b a ,内至少存在有一个实数s ,使()0=s f 。
现假设在()b a ,内只有一个实数s ,使()0=s f 并要把s 求出来,用对分法的过程: 令b b a a ==00, 对于M k ,....,2,1,0=执行计算2kk k b a x +=若()ηε≤≤-k f a b k k 或,则停止计算取k x s ≈否则转(3)()()k k k k k k b b a a a f x f ==<++11,,0则令()()k k k k k k b b x a a f x f ==>++11,,0则令 若M k =则输出M 次迭代不成功的信息;否则继续。
对分法的局限:对分法只能求实根,而且只能求单根和奇数重根,不能求偶数根和复数根4.1.2简单迭代法及其收敛性迭代法是一种逐次逼近法,用某个固定公式反复校正根的近似值,使之逐步精确化,最后得到满足精度要求的解。