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吉林大学工程数学计算方法第三章习题答案word资料9页

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计算方法_课后习题答案

计算方法_课后习题答案

(4.5)(0.01172)

0.00879
（2）采用 Newton 插值多项式 y x N2(x) 根据题意作差商表：
i
xi
0
4
1
6.25
f (xi ) 2 2.5
一阶差商 2 9
2
9
3
2 11
二阶差商 4 495
N2 (7) 2 29 (7 4) ( 4 495) (7 4) (7 6.25) 2.6484848

1
e2
则根据二次Lagrange插值公式得：
L2 (x)

(x ( x0

x1)(x x2 ) x1)(x0 x2 )
y0

(x ( x1

x0 )(x x2 ) x0 )(x1 x2 )
y1

(x ( x2

x0 )(x x1) x0 )(x2 x1)
y2
2(x 1)(x 0.5) 2x(x 0.5)e1 4x(x 1)e0.5
8. 求作 f x xn1 关于节点 xi i 0,1, , n 的 Lagrange 插值多项式，并利用
插值余项定理证明
n
n
xin1li 0 1n xi
i0
i0
式中 li x 为关于节点 xi i 0,1, , n 的 Lagrange 插值基函数。
2 02 12 4 23 4 04 14 2 3
1 x2 3x 2 x 4 3x x2 6x 8 23 x x2 5x 4 1 x x2 3x 2
8
4
8

计算方法第三章习题答案

计算方法第三章习题答案

计算方法第三章习题答案计算方法第三章习题答案计算方法是一门涵盖了数值计算和计算机编程的学科，它在现代科学和工程中扮演着重要的角色。

第三章是计算方法课程中的重要章节，主要涉及到数值计算中的误差分析和插值方法。

本文将为大家提供第三章习题的详细答案，帮助读者更好地理解和应用这些概念。

1. 误差分析误差分析是计算方法中非常重要的一部分，它帮助我们理解和评估数值计算中的误差来源。

以下是一些常见的误差类型：- 绝对误差：绝对误差是指数值计算结果与真实值之间的差异。

它可以通过计算两者之差来得到。

- 相对误差：相对误差是指绝对误差与真实值之间的比值。

通常以百分比的形式表示。

- 截断误差：截断误差是由于在计算过程中舍入或截断数字而引入的误差。

它通常是由于计算机的有限精度导致的。

- 舍入误差：舍入误差是由于将无限位数的小数截断为有限位数而引入的误差。

它通常是由于计算机的有限精度或计算方法的近似性质导致的。

2. 插值方法插值方法是一种用于通过已知数据点来估计未知数据点的技术。

以下是一些常见的插值方法：- 线性插值：线性插值是一种简单的插值方法，它假设两个已知数据点之间的未知数据点的取值在直线上。

通过已知数据点的斜率和截距，我们可以计算出未知数据点的值。

- 拉格朗日插值：拉格朗日插值是一种使用多项式来逼近已知数据点的方法。

它通过构造一个满足通过已知数据点的多项式来估计未知数据点的值。

- 牛顿插值：牛顿插值是一种使用差商来逼近已知数据点的方法。

它通过构造一个满足通过已知数据点的差商多项式来估计未知数据点的值。

3. 习题答案以下是一些第三章习题的答案，供大家参考：- 习题1：已知函数f(x)在区间[a, b]上连续，且在[a, b]上的导数存在且连续，证明存在一点c∈(a, b)，使得f(b) - f(a) = (b - a)f'(c)。

这是拉格朗日中值定理的一个特例，根据定理的条件，我们可以得到上述结论。

- 习题2：已知函数f(x)在区间[a, b]上连续，且在(a, b)内可导，证明存在一点c∈(a, b)，使得f'(c) = (f(b) - f(a))/(b - a)。

计算方法-刘师少版第三章课后习题完整答案

计算方法-刘师少版第三章课后习题完整答案
解 设系数矩阵 A 的杜利特尔分解为 A=LU，即
⎡2 1 − 1⎤ ⎡ 1 ⎢4 − 1 3 ⎥ = ⎢l ⎢ ⎥ ⎢ 21 ⎢ ⎥ − 6 9 1 ⎣ ⎦ ⎢ ⎣l 31
1 l32
⎤ ⎡u11 ⎥⎢ ⎥⎢ 1⎥ ⎦⎢ ⎣
u12 u 22
u13 ⎤ u 23 ⎥ ⎥ u 33 ⎥ ⎦
将右端两矩阵相乘后比较两端，可得
l 2 = b2 − a 2 u1 = 4 −
1 15 = 4 4
u 2 = c2 / l2 = −
由
4 , 15
l3 = b3 − a3u 2 = 4 −
4 56 = 15 15
⎤ ⎡ ⎢4 0 0 ⎥ ⎡ y1 ⎤ ⎡ 2 ⎤ ⎥ ⎢ 15 y2 ⎥ =⎢ 0 ⎥⎢ 4⎥ ⎢− 1 ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ 4 ⎥ ⎢ y ⎥ ⎢10⎥ ⎢ 56 ⎥⎣ 3 ⎦ ⎣ ⎦ ⎢ −1 ⎢ 15 ⎥ ⎦ ⎣
−1
消元
0 .5 1 .5 2 .5 0 .5 2 .5 1 .5 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 3 2
1 2 3 0 0 1 0 0 1 1
0 1 0
0 .5
− 0 .5 − 0 .5
0.5
0 ⎤ 0 ⎥ ⎥ 1 ⎥ ⎦ 0 ⎤ 1 ⎥ ⎥ 0 ⎥ ⎦
列选主
− 0.5 − 0.5
6
消元
0 .4 1 .2 0 .2
⎡ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣
得
3 2 3 3
0 2 3 − 6
0 ⎤ ⎡ y ⎤ ⎡5⎤ ⎥ 1 0 ⎥⎢ 3⎥ y2 ⎥ =⎢ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎥ ⎢ ⎢ ⎥ 7 y ⎦ ⎣ 3⎦ ⎣ ⎥ 3⎥ ⎦ 1 6 1 3
y1 =
再由
5 3
,

计算方法习题答案

计算方法习题答案

计算方法习题答案在数学和工程领域，计算方法是指解决数学问题的一系列算法和程序。

以下是一些常见的计算方法习题及其答案。

习题1：求解线性方程组考虑线性方程组：\[ \begin{align*}3x + 2y &= 7, \\4x - y &= 5.\end{align*} \]答案：使用高斯消元法，我们首先将第二个方程乘以2，然后从第一个方程中减去得到：\[ \begin{align*}3x + 2y &= 7, \\0x + 9y &= 17.\end{align*} \]解得 \( y = \frac{17}{9} \)。

将 \( y \) 的值代入第一个方程，解得 \( x = 1 \)。

因此，解为 \( x = 1, y = \frac{17}{9} \)。

习题2：数值积分给定函数 \( f(x) = x^2 \)，求在区间 [0, 1] 上的积分。

答案：使用梯形法则进行数值积分，取两个子区间：\[ \int_{0}^{1} x^2 dx \approx \frac{1}{2} \left( f(0) + f(1) \right) = \frac{1}{2} \left( 0 + 1 \right) = 0.5. \]习题3：求解常微分方程的初值问题考虑初值问题：\[ y' = 3x^2 - 2y, \quad y(0) = 1. \]答案：使用欧拉方法，取步长 \( h = 0.1 \)，计算 \( y \) 的值：\[ y_{n+1} = y_n + h f(x_n, y_n). \]从 \( y_0 = 1 \) 开始，计算得到：\[ y_1 = 1 + 0.1(0 - 2) = 1.2, \]\[ y_2 = 1.2 + 0.1(0.01 - 2.4) = 1.4, \]以此类推，可以得到 \( y \) 在区间 [0, 1] 上的近似值。

习题4：数值解非线性方程给定方程 \( f(x) = x^3 - x - 1 = 0 \)，求根。

计算方法第三章习题答案

计算方法第三章习题答案

第三章习题解答1.试讨论a 取什么值时，下列线性方程组有解，并求出解 。

123123123123212312311(1)1(2)1ax x x ax x x x ax x x ax x a x x ax x x ax a⎧++=++=⎧⎪⎪++=++=⎨⎨⎪⎪++=++=⎩⎩ 解：(1)111111111a A a a ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦ 经初等行变换化为1001/(2)0101/(2)0011/(2)a a a +⎡⎤⎢⎥+⎢⎥⎢⎥+⎣⎦当2a ≠-时，方程组有解，解为111(,,).222Tx a a a =+++ (2)21111111a A a a a a ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦ 经初等行变换化为2100(1)/(2)0101/(2)001(21)/(2)a a a a a a -++⎡⎤⎢⎥+⎢⎥⎢⎥+++⎣⎦当2a ≠-时，方程组有解，解为21121(,,).222Ta a a x a a a +++=-+++2.证明下列方程组Ax=b12341123421233234432432385x x x x b x x x x b x x x b x x x b+--=⎧⎪-+-=⎪⎨+-=⎪⎪-+-=⎩ 当（1）(10,4,16,3).T b =-时无解；（2）(2,3,1,3).T b =时有无穷多组解。

解：(1) r(A)=3≠r(A,b)=4 当(10,4,16,3).T b =-时无解；(2) r(A)=3,r(A,b)=3 当(2,3,1,3).T b =时有无穷多组解。

3.用列主元高斯消元法求解Ax=b2233(1)477,12457A b ⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥==⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥--⎣⎦⎣⎦ 1231(2)234,13462A b ⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥==-⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦(1)x=(2,-2,1)T (2)x=(0,-7,5)T4.证明上（下）三角方阵的逆矩阵任是上（下）三角方阵。

计算方法课后习题集规范标准答案

计算方法课后习题集规范标准答案

习 题 一3.已知函数y =4, 6.25,9x x x ===处的函数值，试通过一个二次插值函解：0120124, 6.25,9;2, 2.5,3y x x x y y y =======由题意 （1） 采用Lagrange插值多项式220()()j j j y L x l x y ==≈=∑27020112012010*********()|()()()()()()()()()()()()(7 6.25)(79)(74)(79)(74)(7 6.25)2 2.532.255 2.25 2.75 2.7552.6484848x y L x x x x x x x x x x x x x y y y x x x x x x x x x x x x ==≈------=++------------=⨯+⨯+⨯⨯-⨯⨯= 其误差为(3)25(3)25(3)2[4,9]2()(7)(74)(7 6.25)(79)3!3()83max |()|40.0117281|(7)|(4.5)(0.01172)0.008796f R f x x f x R ξ--=---==<∴<=又则（2）采用Newton插值多项式2()y N x =≈ 根据题意作差商表：224(7)2(74)()(74)(7 6.25) 2.64848489495N =+⨯-+-⨯-⨯-≈4. 设()()0,1,...,k f x x k n ==，试列出()f x 关于互异节点()0,1,...,i x i n =的Lagrange 插值多项式。

注意到：若1n +个节点()0,1,...,i x i n =互异，则对任意次数n ≤的多项式()f x ，它关于节点()0,1,...,i x i n =满足条件(),0,1,...,i i P x y i n ==的插值多项式()P x 就是它本身。

可见，当k n ≤时幂函数()(0,1,...,)kf x x k n ==关于1n +个节点()0,1,...,i x i n =的插值多项式就是它本身，故依Lagrange 公式有()00(),0,1,...,nn n k kk i j j j j j i j ii jx x x l x x x k n x x ===≠-=≡=-∑∑∏特别地，当0k =时，有()0001nn n ij j j i j ii jx x l x x x ===≠-=≡-∑∑∏而当1k =时有()000nnn ij j j j j i j ii jx x x l x x x x x ===≠⎛⎫- ⎪=≡ ⎪- ⎪⎝⎭∑∑∏ 5.依据下列函数表分别建立次数不超过3的Lagrange 插值多项式和Newton 插值多项式，并验证插值多项式的唯一性。

《工程数学-复变函数与积分变换》吉林大学数学学院 习题详解

《工程数学-复变函数与积分变换》吉林大学数学学院 习题详解

《工程数学-复变函数与积分变换》课后习题详解大学数学学院 （主编：王忠仁 静）高等教育 习题一（P12）1.1 对任何z ，22z z =是否成立？如果是，就给出证明。

如果不是，对哪些z 值才成立？解：设z x iy =+，则2222z x y xyi =-+，222z x y =+；若22z z =成立，则有22222x y xyi x y -+=+，即222220x y x yxy ⎧-=+⎨=⎩，解得0y =，即z x =。

所以，对任何z ，22z z =不成立，只对z 为实数时才成立。

1.2 求下列各式的值：（1）5)i ； （2）6(1)i +； （3； （4）13(1)i -。

解：（162ii eπ-=，所以555556661)223232())2i i i i e e e i i πππ--⨯-⎛⎫====-=- ⎪⎝⎭（2）因为41ii e π+=，所以63663442(1)288i i i e e e i πππ⨯⎫+====-⎪⎭（3）因为1cos sin i ππ-=+，所以()1622cos sin cossin66k k k w i i ππππππ++==+=+，其中0,1,2,3,4,5k =；即01cossin6622w i i ππ=+=+，1cos sin 22w i i ππ=+=，2551cossin 662w i i ππ=+=+，3771cos sin 662w i i ππ=+=-，433cossin 22w i i ππ=+=-，511111cos sin 662w i i ππ=+=-。

（4）因为1cos()sin()44i i ππ⎤-=-+-⎥⎦，所以11362244(1)2cos sin 33k k k w i i ππππ⎡⎤-+-+⎢⎥=-=+⎢⎥⎢⎥⎣⎦，其中0,1,2k =；即1602cos()sin()1212w i ππ⎡⎤=-+-⎢⎥⎣⎦，161772cos sin1212w i ππ⎡⎤=+⎢⎥⎣⎦，162552cos sin 44w i ππ⎡⎤=+⎢⎥⎣⎦。

工程数学作业3参考答案

工程数学作业3参考答案

工程数学作业3参考答案工程数学作业3参考答案在工程数学中，作业是帮助学生巩固所学知识的重要环节。

作业3是一个综合性较强的作业，涉及到多个概念和技巧。

本文将为大家提供一份参考答案，帮助大家更好地理解和掌握工程数学的相关内容。

1. 题目一：求解微分方程给定微分方程 dy/dx = 2x，求解其通解。

解答：首先将方程分离变量，得到 dy = 2x dx。

然后对两边同时积分，得到∫dy = ∫2x dx。

对右边进行积分，得到 y = x^2 + C，其中C为常数。

所以方程的通解为 y = x^2 + C。

2. 题目二：求解线性方程组给定线性方程组：2x + 3y = 54x + 6y = 10求解该线性方程组的解。

解答：首先将方程组写成增广矩阵的形式：[2 3 | 5][4 6 | 10]然后对增广矩阵进行行变换，目标是将矩阵化简为上三角形式。

通过第一行乘以2再减去第二行，得到新的矩阵：[2 3 | 5][0 0 | 0]由于第二行全为0，说明该线性方程组有无穷多个解。

我们可以令x = t，其中t 为任意实数，然后代入第一行方程求解y。

所以该线性方程组的解为：x = ty = (5 - 2t)/33. 题目三：求解极限求极限 lim(x->0) [(sinx)/x]。

解答：将极限表达式化简为不定型，得到 lim(x->0) [(sinx)/x] = 1。

这是一个常见的极限结果，被称为正弦函数的极限。

4. 题目四：求解定积分求解定积分∫(0 to π/2) sinx dx。

解答：对于这个定积分，可以直接使用定积分的性质进行求解。

根据定积分的定义，我们有∫(0 to π/2) sinx dx = [-cosx] (0 to π/2) = -cos(π/2) - (-cos(0)) =-1 - (-1) = 0。

5. 题目五：求解常微分方程的特解给定常微分方程 y'' - 4y' + 4y = 0，求解其特解。

吉林大学计算方法课后题答案

吉林大学计算方法课后题答案
1 8(x 0) 3(x 0)(x 1) 114 (x 0)(x 1)(x 2) 11 x3 45 x2 1 x 1
4 42
由求解结果可知： L3 (x) N3(x)
说明插值问题的解存在且唯一。
6. 已知由数据 (0, 0), (0.5, y1), (1,3)和(2, 2) 构造出的 Lagrange 插值多项式
计算方法习题答案
王新民 术洪亮编
第一章习题答案
1. 已知 f (1) 2, f (1) 1, f (2) 1，求 f (x) 的 Lagrange 插值多项式。
解：由题意知：
x0 1, x1 1, x2 2; y0 2, y1 1, y2 1
l0

(x ( x0
i0
n
令 x 0 即有 xinli 0 0 。 i0
i j
而当 k 1时有
n
x jl j
j0
x

n

n
j0 i0 i j
x xi x j xi


x
j

x
5. 依据下列函数表分别建立次数不超过 3 的 Lagrange 插值多项式和 Newton 插值多项式，并验证插值多项式的唯一性。
x
0
= 2x3
5x2
2x
l3 (x)

x x0 x3 x0

x x1 x3 x1

x x2 x3 x2

x0 20
x 0.5 2 0.5
x 1 = 1 x3 21 3
1 2
x2

1 6
x
L3 (x)

工程数学作业题参考答案

工程数学作业题参考答案

《工程数学》作业题参考答案一、填空题（每小题3分，共18分）1. i =5，k = 4；2. 40；3. 2-n A；4. 2442222136x x x x x x --+；5.2-；6. 充分。

7. 1. 16；8.n 2;9. r = n ， r<n ; 10. -17; 11. 11<<-t 。

二、简答题（每小题4分，12分）1． 举出任何反例皆可。

当BA AB =时，等式2222)(B AB A B A ++=+成立。

2． 一定不为零。

若A 的特征值0=λ，则存在0 ≠x 使得0 ==x x A λ，即方程0=x A 有非零解，所以0=A ，即A 不可逆，与已知矛盾。

3． 不相似。

否则有可逆阵C 使C -1AC=B ，即A=B ，矛盾。

4． 分别是A B A k B A B ==-=,,(4分)。

5． 不相似(2分)。

否则，存在可逆阵C 使C-1AC=B ，即A=B ，矛盾(2分)。

6．B A +一定为正定阵因为0,00,,>>≠∈∀x B x x A x x R x ，B A T T n有所以为正定阵，从而0)(>+x B A x T ，所以B A +一定为正定阵。

三、计算题（一）（每小题8分，共32分） 1. 值为120（答案错误可适当给步骤分）。

2. 解：由X A E AX +=+2化简得))(()(E A E A X E A +-=-，E A E A --=-故,1可逆，所以⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=+=201030102E A X 。

3.解：⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡--=⎥⎦⎤⎢⎣⎡601424527121103121301,,,,54321TT T T T ααααα∽⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡00000110001011021301， 故421,,ααα 或431,,ααα为一个最大线性无关组（或其他正确答案）。

4. 解：利用分块矩阵⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡=113232101,8231,2121A A O AA OA ，则 ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-----=⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=--31702431161,1238211211A A ⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡------=⎥⎦⎤⎢⎣⎡=---000211000234216167000313200216110011121O A A OA5.是，⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+=是奇数；,,是偶数,n n n nS 212dim 6. (1) 121||||2+=e f ；(2)))(41()(2是任意实数b e x b x g +-=。

计算方法_课后习题答案

计算方法_课后习题答案

L3 x 的最高次项系数是 6，试确定 y1 。
解： l0 (x)

x x1 x0 x1

x x2 x0 x2

x x3 x0 x3

x 0.5 0 0.5
x 1 0 1
x2 02
= x3

7 2
x2

7 2
x 1
l1 ( x)

x x0 x1 x0
(2 2e1 4e0.5 )x2 (4e0.5 e1 3)x 1
2)根据Lagrange余项定理，其误差为
| R2 (x) ||
f
(3) ( 3!
)
21
(
x)
||
1 6
e
x(
x

1)(
x

0.5)
|
1 max | x(x 1)(x 0.5) |, (0,1) 6 0x1
x2 02
x4= 04
x3
7x2 14x 8 8
l1 ( x)

x x0 x1 x0

x x2 x1 x2

x x3 x1 x3

x0 1 0

x2 1 2
x4 1 4
=
x3
6x2 3
8x
l2 (x)

x x0 x2 x0

i j
而当 k 1时有
n
x jl j
j0
x

n

n
j0 i0 i j
x xi x j xi


x
j

2022工程数学Ⅲ知识要点(带答案)

2022工程数学Ⅲ知识要点(带答案)

2212 ⎝知识点三：逆矩阵逆矩阵的定义：求抽象矩阵的逆矩阵：设(n E r ⇔()r A n ⇔<⇔逆矩阵的计算，矩阵方程求解：伴随矩阵法：11A A A-=()1,rE A -（三阶及以上矩阵）1X A B -=111)A λ--=()22A E A E -=∴+3A是阶可逆方阵，）若矩阵112 A⎛=⎝(11 01 00a() ,A E⎝→⎛*1*3,(2) 3 T A B A A B AA A -=∴==123A =已知122A =122A =(10,11A ⎫⎪⎭nα线性相关2,nα线性无关两个向量对应分量成比例，则其构成的向量组线性相关向量的个数大于向量的维数的向量组必线性相关()7,5,3T=0系数矩阵的秩n ，则方程组0非零解（填“有”或“无”）. AXb 系数矩阵的秩()(,)A r A b n ，则方程组AX b（填“无解”、“有唯一解”或“有无穷多解”）.333+000x x x =+===有非零解 1 .1()(),100,⎛= ⎛→ ⎝= A b R A b ()13 = ⎝∴=A R A()3,0.2B 盒中有10个球，其中有X =0}=C ()0,4XR ，则：正态分布的概率正态分布及其性质：()()222,,,N kX C N k C k μσμσ++则()()221112221,,,,N X N X μσμσ(1N μμ+正态分布的概率()2,,N μσ则()b P a X b ⎛<<=Φ ⎝时，()x Φ-标准正态分布函数.练习题： 1） ()14XN ，，() 14 {0.5XN P X ∴-<≤，，）()()221210,1,10,2,X N X N X 1 .()()()(()(()(221211212120,1,10,2,23129,4022923121402314∴-+-=-=-+==-+=其中 X N X N X X X N E E X X E D X X D）已知某同学的英语成绩试中至少有一次及格的概率，假设各次测试是相互独立的((){}((){{}{}()()({}(65,1016010.57527560333,0.69151011∴≥=-Φ->>=Φ∴≥=--设表示次考试中及格的次数，则B XN P X X P X F Y P Y 以下来设计的，问车门的高度至少应为多少？(65,10XN (170,16N()(() {1 f x f P X E X +∞-∞=∴≤=⎰由~(3),X P ）设随机变量~(X f x ）设随机变量()()1429N Y N ，，，，则E (2D X Y -+()()()()()()()(()()(14291,4,2 232 234XN Y N E X D X E Y E X Y E X E Y D X Y D X D ∴===-+=--+=+，，，，已知随机变量X 的概率密度函数为(1)2 ()X F f x F ∴==的分布函数为,,n X 是来自总体的简单随机样本，若()=,X D μ(2,XN μσ,n X 是来自总体的简单随机样本，则(,N nσμ1(nii Xμ=-∑练习题： ()21,3N 一个未知参数的矩估计：由,,n X 是来自总体μ是总体均值的矩估计量，估计量的评选标准：θ∧，则称为(2,μσN )21,3X μ∧=（_____有效性最差()21123,,=,,XN μσμμμμ∧∴都是无偏估计量，其中）若随机变量(1,2R θ-()(()1,+33+2ˆ2XU E E X X θθθθ-∴==，由，得(2,N μσ/2X u n ασ±/2(X t n α±-(,N μσn σ⎫⎪⎭. 2(,N μσ某课程的命题初衷，其成绩2(,)N μσ 74 95 81 43 62 52 78 74 67()2222(,1=120.95N ξμσσσμ∴当未知时的20.90μσ未知时的2(,N μσ2u α⎫⎬⎭.2(,N μσ()2~1n χ-）显著性检验中，显著性水平()20 0.05/X S nσαμ∴=-=未知，检验统计量为由00.05μα∴=未知，检验统计量为其拒绝域为由()2,1N μ: σ已知 0.025 1.96u ==1.96 ∴接受。

计算方法各章作业答案

计算方法各章作业答案

计算方法作业第二章插值1.（1（2）用二次Lagrange插值多项式求当X=0.15时Y的近似值。

（3）写出余项R(x)=f(x)-Pn(x)的表达式。

解：（1）Pn (x) =knknkjj jkj yxxxx)(00∑∏=≠=--n=3P 3(x)=321321))()(())()((yxxxxxxxxxxxx------+13121132))()(())()((yxxxxxxxxxxxx------+23212231))()(())()((yxxxxxxxxxxxx------+32313321))()(())()((yxxxxxxxxxxxx------x 0=0.0 x1=0.1 x2=0.2 x3=0.3y 0=0.0000 y1=0.0998 y2=0.1987 y3=0.2955P 3(x)=0000.0)3.00.0)(2.00.0)(1.00.0()3.0)(2.0)(1.0(⨯------xxx+0998.0)3.01.0)(2.01.0)(0.01.0()3.0)(2.0)(0.0(⨯------xxx+1987.0)3.02.0)(1.02.0)(0.02.0()3.0)(1.0)(0.0(⨯------xxx+2955.0)2.03.0)(1.03.0)(0.03.0()2.0)(1.0)(0.0(⨯------xxx(2) y(0.15) = P2(0.15) = 0.1494（3）R(x) = f(x)-Pn (x)=)!1()()1(++nf nξnk0=∏(x - x k)=!4)(4ξf(x – 0.0) (x – 0.1)(x – 0.2)(x – 0.3)第三章 方程求根5．求解方程12-3x+2cosx=0的迭代法n n x x cos 3241+=+（1）证明对于任意的x 0€R 均有*lim x x n x =∞→ (x *为方程的根)（2）取x 0=4，用此迭代法求方程根的近似值，误差不超过10-３，列出各次的迭代值。

计算方法答案 第三章

计算方法答案 第三章

第三章 插值法与最小二乘法1. 已知下列表值x 10 11 12 13 lnx 2.3026 2.3979 2.4849 2.5649用线形插值与二次Lagrange 插值计算ln11.75的近似值，并估计误差。

解：（1）线形插值说明：当插值点落在被插区间之内，这种方法称为内插法，此时插值精度较好。

x ],12,11[75.11∈=故选择x 0=11,x 1=12,求线形插值函数。

11001y x l y x l x P ⨯+⨯=∴）（）（）（=10100101y x x x x y x x x x ⨯--+⨯--=4849.21112113979.2121112⨯--+⨯--x x=2.4849（x-11）-2.3979（x-12）)1275.11(3979.2)1175.11(4849.2)75.11(75.11ln 1---=≈∴p =2.46315（2）二次拉格朗日插值选择插值结点：x 12,11,10210===x x P 2211002)()()()(y x l y x l y x l x ++= =212021012101200201021))(())(())(())(())(())((y 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 ----+----+----=4849.2)1112)(1012()11)(10(3979.2)1211)(1011()12)(10(3026.2)1210)(1110()12)(11(----+----+----x x x x x x=1.1513（x-11）（x-12）-2.3979（x-10）（x-12）+1.24425（x-10）（x-11）)1175.11)(1011075(24245.1)1275.11)(1075.11(3979.2)1275.11)(1175.11(1513.1)75.11(75.11ln 2--+-----=≈∴P =1.15133125.124245.14375.03979.2)1875.0(⨯+⨯+-⨯ =2.4639282. 已知下列表值求f(x)在[0，2]之间零点近似值。

精选吉林大学工程数学计算方法第三章习题答案资料

精选吉林大学工程数学计算方法第三章习题答案资料

第三章习题答案1.分别用梯形公式、Simpson公式、Cotes公式计算积分1,I=⎰并估计误差。

解：1）用梯形公式有：()()110.51[10.5]10.42678242f f⎛-≈+=+≈⎝⎭⎰()()()333333220.512.6042107.36571012124Tb aE f fηηη-----⎛⎫''=-=--=⨯≤⨯⎪⎝⎭事实上，()()()()()()110.430964410.50.510.4267767210.50.510.00418772Tf x II f fE f f f===-≈+=⎡⎤⎣⎦-∴=-+=⎡⎤⎣⎦⎰⎰2）Simpson公式()110.53111410.43093 64212f f f⎛-⎡⎤⎛⎫⎛⎫≈++=+=⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦⎝⎭⎰[]()()44744211111522 1.1837710180218028Sb a b aE f fηη--⎛⎫--⎪⎛⎫--⎛⎫=-=--≤⨯⎪ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎪⎝⎭()312()''()48T f fb aE h=?--事实上，()()()110.50.510.5410.000030462SE f f f f-⎡+⎤⎛⎫=-++=⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦⎰3）由Cotes公式有：()() ()111537270.5321232719084814.9497525.2982210.3923029.9332670.43096180f f f f f-⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫≈++++⎪ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎣⎦=++++=⎰17)180+++()6116211294522 2.697410945464C E f η--⎛⎫⨯ ⎪⎛⎫=-⨯-≤⨯ ⎪ ⎪⎝⎭⎪⎝⎭()7(6)945*4()()82Cf b a E f h =?-- 事实上，()0.0000003C E f =2．证明Simpson 公式()2.8具有三次代数精度。

工程数学(线性代数与概率统计)答案(3章)

工程数学(线性代数与概率统计)答案(3章)

工程数学（线性代数与概率统计）习题三1、2、3、略4、)1,0,1()1,1,0()0,1,1(21-=-=-αα)2,1,0()0,4,3()1,1,0(2)0,1,1(323321=-+=-+ααα5、)523(61)(5)(2)(3321321αααααααααα-+=→+=++-6、设存在一组数r k k k ,,,21 使得 0)()()()(02212121212112211=++++++++=+++++++==+++r r r r r r r r k k k k k k k k k k k k αααααααααβββ因r ααα ,,21线性无关，有⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧==++=+++000221rr r k k k k k k 即021====r k k k ，所以r βββ ,,21线性无关。

7、设存在一组数4321,,,k k k k 使得044332211=+++ββββk k k k 有0)()()()(443332221141=+++++++ααααk k k k k k k k 因0000000043322141=k k k k k k k k ，且不全为0，所以4321,,,ββββ线性相关。

8、讨论向量组相关性。

（本题的特点是向量组的个数等于向量的维数， 其判断法是求向量组成的行列式值是否为0）（1）052520111631520111321===ααα，相关 （2）02102011321≠==ααα，无关 9、由向量组组成的行列式为 1221011131321111321-==t tααα（1）如果,5,41=→=-t t 行列式等于0，向量组线性相关， （2）如果,5,41≠→≠-t t 行列式不等于0，向量组线性无关， （3）当5=t 时，向量组相关，设22113αααk k += 即⎩⎨⎧=-=⇒⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛213211115312121k k k k 10、用矩阵的秩判别向量组的相关性（方法是求由向量组构成的矩阵的秩r 与向量组个数关系） （1）()⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛---→⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛----−−→−⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛---==--01502601401051562641401041242031111323213321c c c c A ααα所以 2)(=A R ，相关。

计算方法的课后答案

计算方法的课后答案

《计算方法》习题答案第一章 数值计算中的误差1．什么是计算方法？（狭义解释）答：计算方法就是将所求的的数学问题简化为一系列的算术运算和逻辑运算，以便在计算机上编程上机，求出问题的数值解，并对算法的收敛性、稳定性和误差进行分析、计算。

2．一个实际问题利用计算机解决所采取的五个步骤是什么？答：一个实际问题当利用计算机来解决时，应采取以下五个步骤： 实际问题→建立数学模型→构造数值算法→编程上机→获得近似结果 4．利用秦九韶算法计算多项式4)(53-+-=x x x x P 在3-=x 处的值，并编程获得解。

解：400)(2345-+⋅+-⋅+=x x x x x x P ，从而所以，多项式4)(53-+-=x x x x P 在3-=x 处的值223)3(-=-P 。

5．叙述误差的种类及来源。

答：误差的种类及来源有如下四个方面：（1）模型误差：数学模型是对实际问题进行抽象，忽略一些次要因素简化得到的，它是原始问题的近似，即使数学模型能求出准确解，也与实际问题的真解不同，我们把数学模型与实际问题之间存在的误差称为模型误差。

（2）观测误差：在建模和具体运算过程中所用的一些原始数据往往都是通过观测、实验得来的，由于仪器的精密性，实验手段的局限性，周围环境的变化以及人们的工作态度和能力等因素，而使数据必然带有误差，这种误差称为观测误差。

（3）截断误差：理论上的精确值往往要求用无限次的运算才能得到，而实际运算时只能用有限次运算的结果来近似，这样引起的误差称为截断误差（或方法误差）。

（4）舍入误差：在数值计算过程中还会用到一些无穷小数，而计算机受机器字长的限制，它所能表示的数据只能是一定的有限数位，需要把数据按四舍五入成一定位数的近似的有理数来代替。

这样引起的误差称为舍入误差。

6．掌握绝对误差（限）和相对误差（限）的定义公式。

答：设*x 是某个量的精确值，x 是其近似值，则称差x x e -=*为近似值x 的绝对误差（简称误差）。

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第三章习题答案1.分别用梯形公式、Simpson 公式、Cotes 公式计算积分1,I =⎰并估计误差。

解：1）用梯形公式有： 事实上， 2）Simpson 公式事实上，()()()110.50.510.5410.000030462S E f f f f -⎡+⎤⎛⎫=-++= ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦⎰3）由Cotes 公式有： 事实上，()0.0000003C E f =2．证明Simpson 公式()2.8具有三次代数精度。

证明：而当()4f x x =时左侧：()()45515b b f x dx x dx b a a a ==-⎰⎰ 右侧：左侧不等于右侧。

所以Simpson 具有三次代数精度. 3.分别用复化梯形公式和复化公式Simpson 计算下列积分.(1)21,804x dx n x =+⎰，（3）,4n =⎰，6,sin 4602=-⎰n d ϕϕπ解：（1）用复化梯形公式有：10188b a h n --===，()()[]12345672128888888102(0.0311280.0615380.0905660.117650.142350.164380.18361)0.20.111416n h T f a f f f f f f f f ⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=++++++++⎢⎥ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎣⎦=+⨯+++++++=由复化Simpson 公式有： 解：删去 解（3）：,4n =⎰由复化梯形公式有： 由复化Simpson 公式有：（4）解：6,sin 4602=-⎰n d ϕϕπ由复化梯形公式： 由复化Simpson 公式：4．给定求积节点012113,,,424x x x ===试推出计算积分()10f x dx ⎰的插值型求积公式，并写出它的截断误差。

解：考虑到对称性，有20A A =，于是有求积公式由于原式含有3个节点，故它至少有2阶精度。

考虑到其对称性，可以猜想到它可能有3阶精度。

事实上，对3f x =原式左右两端相等：此外，容易验证原式对4f x =不准确，故所构造出的求积公式有3阶精度。

5．给定积分20sin I xdx π=⎰。

（1）利用复化梯形公式计算上述积分值，使其截断误差不超过3110;2-⨯ （2）取同样的求积节点，改用复化Simpson 公式计算时，截断误差是多少？（3）如果要求截断误差不超过610-，那么使用复化Simpson 公式计算时，应将积分区间分成多少等分？解：(1) 33''''22()()()()1296nTb a E f f f n nπηη-=-=- 当误差3()0.510n T E f -≤⨯时，n ≥25.6, 所以取n =26。

（2）1S 4''''42E []()()()sin()n 180218022nh f f ππηη=-=-⨯⨯b-a 6．用Romberg 求积方法计算下列积分，使误差不超过510-。

（11x e dx -；（2）20sin x xdx π⎰；（3）3⎰;(4)12041dx x +⎰解（1）：dx ex⎰-12π计算可以停止。

解（2）：dx x x ⎰π20sin581116266125455244844483163381623222163264323232643103215255124444243833482162281632161616321501614244123433210105.9Y -Z 283185304.6Y 141Y 144Z ,283185304.6X 141X 144Y 283185304.6R 141R 144,283185304.6141144283185292.6141144,283188551.63134278137899.6)(21,293289853.6163216:]20[)(283185209.6141_144283185288.6141144,283185356.6141144283184528.6141144,283237428.63134262985945.6)(21,323740394.68168]20[)(283266463.6141144,283202742.6141144--==<⨯=-=---=-=---=-=---=-=---=-=---=-=-=-=+=-=⎪⎭⎫⎝⎛+=-=--=-=---=-=---=-=---=-=-=-=+=-=⎪⎭⎫⎝⎛+=-=---=-=---=∑∑X C C R S S C T T S H T T i f H ，g X X Y R R X C C R S S C T T S H T T i f H ，f R R X C C R i i ππππππππ六十四等分将三十二等分将（3）解:⎰+3021dx x x 解（4）:dx x ⎰+102147．推导下列三种矩形求积公式：证明：(1)将()f x 在x a =处Taylor 展开，得 两边在[,]a b 上积分，得(2)将()f x 在x b =处Taylor 展开，得 两边在[,]a b 上积分，得 (3)将()f x 在2a bx +=处Taylor 展开，得 两边在[,]a b 上积分，得8．如果()''0,f x >证明用复化梯形公式计算积分()bI f x dx a=⎰所得结果比准确值大，并说明其几何意义。

证明：复化梯形公式为若"()f x 在[,]a b 上连续，则复化梯形公式的余项为 由于2"()[,],f x C a b ∈且 所以(,)a b η∃∈使 则(1)式成为：又因为"()0,f x >所以2[]"()0.12Tn b a E f h f η-=-< 即用复化梯形公式计算积分()ba I f x dx =⎰所得结果比准确值大。

其几何意义：曲线()f x 在定义域内是向下凹的，即曲线在曲线上任两点连线的下方。

9．对()3f x dx ⎰构造一个至少具有三次代数精度的求积公式。

解：因为具有4个求积节点的插值型求积公式，至少有三次代数精度。

如果在[0,3]上取节点0，1，2，3，则插值型求积公式为：其中系数为 0nb ik a i k ii k x x A dx x x =≠-=-∏⎰同理求得 123993,,.888A A A === 即有：33993()(0)(1)(2)(3).8888f x dx f f f f ≈+++⎰10．判别下列求积公式是否是插值型的，并指明其代数精度： 解：插值型求积公式()()nbk k a k f x dx A f x =≈∑⎰ 其中 0nb ik ai k ii kx x A dx x x =≠-=-∏⎰则 3301002313,.122212x x A dx A dx --====--⎰⎰因此，33()[(1)(2)]2f x dx f f ≈+⎰是插值型的求积公式。

因其求积公式是插值型的，且存在2个节点，所以其代数精度至少是1。

对于2()f x x =时，可见它对于2()f x x =不准确成立，故该求积公式的代数精度是1。

11．构造下列求积公式，并指明这些求积公式所具有的代数精度： 解（1）：令原式对于()1,f x x =准确成立，于是有 解之得 0111,22A A ==， 于是有求积公式容易验证，它对于2()f x x =不准确成立，故该求积公式的代数精度是1。

解（2）：令原式对于23()1,,,f x x x x =准确成立，于是有解之得 01011111,,,.221212ααββ====-于是有求积公式 容易验证当4()f x x =时，501();5h f x dx h =⎰而可见，它对于4()f x x =不准确成立，故该求积公式的代数精度是3。

解(3)：令原式对于2()1,,f x x x =准确成立，于是有0100A A -A A 011223112023h dx h h A x h A x h ⎧+==⎪⎪+=⎨⎪⎪+=⎩⎰解得: 01h 3A =,A =221,3hh x =于是有求积公式 13()()().223hh hf x dx hf h hf -≈-+⎰容易验证，当3()f x x =时，()0;hhf x dx -=⎰而 4134()().2239h hf h hf h -+=-可见，它对于3()f x x =不准确成立，故该求积公式的代数精度是2。

12. 利用代数精度方法构造下列两点Gauss 求积公式： 解（1）：令原式对于23()1,,,f x x x x =准确成立，于是有 利用(1)的第1式，可将第2式化为同样，利用第2式化简第3式，利用第3式化简第4式，分别得由(2)(3)(4)式消去101(),x x A -得 进一步整理 由此解出 0101510,.219x x x x =+= 解得：01010.821161913186,0.289949197925,0.3891110668436,0.27755599823.x x A A ====因此所求的两点Gauss 求积公式： 或依下面的思想：解（2）：令原式对于23()1,,,f x x x x =准确成立，于是有 利用(1)的第1式，可将第2式化为同样，利用第2式化简第3式，利用第3式化简第4式，分别得由(2)(3)(4)式消去101(),x x A -得 进一步整理 由此解出 010136,.357x x x x =+= 解得：01010.115587109995,0.741555747146,1.30429030972,0.695709690284.x x A A ====因此所求的两点Gauss 求积公式： 或依下面的思想：13．分别用三点和四点Gauss －Chebyshev 求积公式计算积分1I -=⎰，并估计误差。

解：(1)用三点(2)n =Gauss-Chebyshev 求积公式来计算：此时，11(6)2945()()(2),64f x f x x -==-+由公式可得：由余项可估计误差为 325945|[]| 2.0133510.26!64E f π-≤=⨯g (2)用四点(3)n =Gauss-Chebyshev 求积公式来计算：此时，15(8)2945143()()(2),644f x fx x -==-⨯⨯+由余项可估计误差为 437945143|[]| 3.2132710.28!644E f π-≤⨯⨯=⨯g 14．用三点Gauss Legendre -求积公式计算积分0cos x I e xdx π=⎰，并估计误差。