计算方法第2章习题 - 参考答案

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2.1 证明方程043

=-+x x 在区间[1,2]内有且仅有一个根。如果用二分法求它具有五

位有效数字的根,试问需对分多少次?(不必求根) 14

,10log 4,10210211021212||2451*1

1=≥>⨯=⨯=<=---++K k a b k n m k k ε 2.2 用二分法求方程0134=+-x x 在[0.3, 0.4]内的一个根, 精度要求2102

1-⨯=ε。 k a b x f(x)

0 0.300 0.350 0.325 0.036

1 0.325 0.350 0.337 0.000

2 0.337 0.350 0.344 -0.017

3 0.337 0.34

4 0.341 -0.008

4 0.337 0.341 0.339 -0.004

x=0.339

2.3 找出下列方程的有根区间,选择适当的初始点用二分法求方程的根,精度要求

210-=ε

2.3-1 x=0.645 2.3-2

x=1.78 2.3-3

x=1.13 2.3-4 x=0.918

2.4 考虑方程032=-x e x ,将其改写为3

x

e x ±=,取00=x ,用两种迭代公式迭代,分别收敛到1.0和-0.5附近的两个根(取精度要求3

10-=ε) (1) 910840.0,0.13

*0===x x e x x

, k x g(x)

0 0.951890 0.929265

1 0.929265 0.918812

2 0.918812 0.914022

3 0.914022 0.911836

4 0.911836 0.910840

5 0.910840 0.910386

(2) 459075.0,5.03

-*0-=-==x x e x x

, k x g(x)

0 -0.449641 -0.461106

1 -0.461106 -0.458471

2 -0.458471 -0.459075

3 -0.459075 -0.458936

2.5 为求方程0123=--x x 在5.1=x 附近的一个根,建立下列形式的迭代公式:

(1) 2121111k

k x x x x +=⇒+=+,; )7.1,3.1(,7.1)(3.1∈≤≤x x g

)7.1,3.1(,191.0/2)(3∈<≤='x x x g ,收敛,1.489

(2) 3212311k k x x x x +=⇒+=+,;

)2,1(,2)(1∈≤≤x x g

)2,1(,1)1(61)(3

/22∈<+='x x x x g ,收敛,1.465 (3) 1

11112-=⇒-=+k k x x x x , )6.1,4.1(,107.1)1(21)(2

/3∈>≥-='x x x g ,发散 2.6 考虑用迭代法求解下列方程: (1) )2(3

12x e x x +-=- 0.608 (2) x x -=5

0.467 (3) 2

7475.1--+=x x x 6 2.7 用迭代法的思想,给出求22222+++++ 的迭代公式,并证明:

222222lim =+++++∞→

n

n 。 ⎪⎩⎪⎨⎧>+==+02021k x k x k k

2.8能否用简单迭代法求解下列方程,如果不能,请给出收敛的迭代公式

(1) )sin (cos 4

1x x x +=; )5.0,0(,5.0339.0)(25.00∈≤≤≤≤x x g

)5.0,0(,125.0sin cos 4

1)(∈<≤-='x x x x g ,0.315182 (2) x x 24-=

1773.22ln 2)2(2>=='g ,发散

收敛的迭代公式为)4(log 2x x -=,1.386167

2.9 已知)(x x ϕ=在区间[a,b ]内有一个根,且当a≥'k x ϕ。 试问如

何将)(x x ϕ=化为收敛的迭代公式。

按Newton 公式推导:1

)()()(1)()()(-'-'=-'--=x x x x x x x x x g ϕϕϕϕϕ 按斯蒂芬森公式推导:x

x x x x x x g +---=)(2))(())(()(2

ϕϕϕϕ 2.10 用Steffensen 加速迭代法求方程13-=x x 在[1,1.5]内的根

X=1.324718

2.11 试用Newton 法求方程032=-x e x 的根, 分别取初始点0.4,0.1,5.00-=x , 精度

要求为310-=ε。

X=-0.458962,0.910008,3.733079

2.12 选择适当的初始点, 试用Newton 法求出满足精度要求为310-=ε的解。

(1) )2(312x e x x +-=

-, x=0.608989… (2) 0cos 102=+x x , x=1.96887…

2.13 导出计算)0(1

>a a 的Newton 迭代公式,使公式中即无开方又无除法运算

)3(5.02

1)(2)(,1)(3323

2ax x x x a x x g x x f x a x f -=--=='-

=