东南大学出版社孙志忠版《数值分析》习题答案
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第一章 绪论(12) 第二章 插值法(40-42)2、当2,1,1-=x 时,4,3,0)(-=x f ,求)(x f 的二次插值多项式。
[解]372365)1(34)23(21)12)(12()1)(1(4)21)(11()2)(1()3()21)(11()2)(1(0))(())(())(())(())(())(()(2221202102210120120102102-+=-++--=+-+-⨯+------⨯-+-+-+⨯=----+----+----=x x x x x x x x x x x 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 。
3、给出x x f ln )(=的数值表用线性插值及二次插值计算54.0ln 的近似值。
X 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 x ln -0.916291 -0.693147 -0.510826 -0.357765 -0.223144[解]若取5.00=x ,6.01=x ,则693147.0)5.0()(00-===f x f y ,510826.0)6.0()(11-===f x f y ,则604752.182321.1)5.0(10826.5)6.0(93147.65.06.05.0510826.06.05.06.0693147.0)(010110101-=---=--⨯---⨯-=--+--=x x x x x x x x x y x x x x y x L ,从而6202186.0604752.19845334.0604752.154.082321.1)54.0(1-=-=-⨯=L 。
若取4.00=x ,5.01=x ,6.02=x ,则916291.0)4.0()(00-===f x f y ,693147.0)5.0()(11-===f x f y ,510826.0)6.0()(22-===f x f y ,则 217097.2068475.404115.2)2.09.0(5413.25)24.0(3147.69)3.01.1(81455.45)5.06.0)(4.06.0()5.0)(4.0()510826.0()6.05.0)(4.05.0()6.0)(4.0()693147.0()6.04.0)(5.04.0()6.0)(5.0(916291.0))(())(())(())(())(())(()(22221202102210120120102102-+-=+--+-⨯++-⨯-=----⨯-+----⨯-+----⨯-=----+----+----=x x x x x x x x x x x x x x 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 ,从而61531984.0217097.21969765.259519934.0217097.254.0068475.454.004115.2)54.0(22-=-+-=-⨯+⨯-=L补充题:1、令00=x ,11=x ,写出x e x y -=)(的一次插值多项式)(1x L ,并估计插值余项。
习 题 一 解 答1.取3.14,3.15,227,355113作为π的近似值,求各自的绝对误差,相对误差和有效数字的位数。
分析:求绝对误差的方法是按定义直接计算。
求相对误差的一般方法是先求出绝对误差再按定义式计算。
注意,不应先求相对误差再求绝对误差。
有效数字位数可以根据定义来求,即先由绝对误差确定近似数的绝对误差不超过那一位的半个单位,再确定有效数的末位是哪一位,进一步确定有效数字和有效数位。
有了定理2后,可以根据定理2更规范地解答。
根据定理2,首先要将数值转化为科学记数形式,然后解答。
解:(1)绝对误差:e(x)=π-3.14=3.14159265…-3.14=0.00159…≈0.0016。
相对误差:3()0.0016()0.51103.14r e x e x x -==≈⨯有效数字:因为π=3.14159265…=0.314159265…×10,3.14=0.314×10,m=1。
而π-3.14=3.14159265…-3.14=0.00159…所以│π-3.14│=0.00159…≤0.005=0.5×10-2=21311101022--⨯=⨯所以,3.14作为π的近似值有3个有效数字。
(2)绝对误差:e(x)=π-3.15=3.14159265…-3.14=-0.008407…≈-0.0085。
相对误差:2()0.0085()0.27103.15r e x e x x --==≈-⨯有效数字:因为π=3.14159265…=0.314159265…×10,3.15=0.315×10,m=1。
而π-3.15=3.14159265…-3.15=-0.008407…所以│π-3.15│=0.008407……≤0.05=0.5×10-1=11211101022--⨯=⨯所以,3.15作为π的近似值有2个有效数字。
(3)绝对误差:22() 3.141592653.1428571430.0012644930.00137e x π=-=-=-≈-相对误差:3()0.0013()0.4110227r e x e x x--==≈-⨯有效数字: 因为π=3.14159265…=0.314159265…×10, 223.1428571430.3142857143107==⨯,m=1。
习题一1、取3.14,3.15,722,113355作为π的近似值,求各自的绝对误差,相对误差和有效数字的位数。
解:14.31=x312110211021--⨯=⨯≤-x π 所以,1x 有三位有效数字绝对误差:14.3-=πe ,相对误差:ππ14.3-=r e 绝对误差限:21021-⨯≤ε,相对误差限:213106110321-+-⨯=⨯⨯=r ε21122105.0105.01084074.000840174.015.315.3---⨯=⨯≤⨯==-=πx所以,2x 有两位有效数字绝对误差:15.3-=πe ,相对误差:ππ15.3-=r e 绝对误差限:11021-⨯=ε,相对误差限:11061-⨯=r ε31222105.0105.01012645.00012645.0722722---⨯=⨯≤⨯==-=πx所以,3x 有三位有效数字绝对误差:722-=πe ,相对误差:ππ722-=r e绝对误差限:21021-⨯=ε,相对误差限:21061-⨯=r ε1133551=x 7166105.0105.01032.000000032.0113355---⨯=⨯≤⨯==-π 所以,4x 有七位有效数字 绝对误差:113355-=πe ,相对误差:ππ113355-=r e绝对误差限:61021-⨯=ε,相对误差限:61061-⨯=r ε3、下列各数都是对准确数四舍五入后得到的近似数,试分别指出它们的绝对误差限和相对误差限,有效数字的位数。
5000,50.31,3015.0,0315.04321====x x x x解:0315.01=x m=-13141*10211021---⨯=⨯≤-x x 所以,n=3,1x 有三位有效数字绝对误差限:41021-⨯=ε,相对误差:2110611021-+-=⨯=n r a ε3015.02=x m=04042*10211021--⨯=⨯≤-x x所以,n=4,1x 有四位有效数字绝对误差限:41021-⨯=ε,相对误差:3110611021-+-=⨯=n r a ε50.313=x m=24223*10211021--⨯=⨯≤-x x所以,n=4,1x 有四位有效数字绝对误差限:21021-⨯=ε,相对误差:3110611021-+-=⨯=n r a ε50004=x m=44404*10211021-⨯=⨯≤-x x所以,n=4,1x 有四位有效数字绝对误差限:5.010210=⨯=ε,相对误差:23110105211021--+-=⨯=⨯=n r a ε 4、计算10的近似值,使其相对误差不超过%1.0。