ABAQUS/CAE典型例题
我们将通过ABAQUS/CAE完成右图的建模及分析过程。
首先我们创建几何体
一、创建基本特征：
1、首先运行ABAQUS/CAE，在出现的对话框内
选择Create Model Database。
2、从Module列表中选择Part，进入Part模块
3、选择Part→Create来创建一个新的部件。在
提示区域会出现这样一个信息。
4、CAE弹出一个如右图的对话框。将这个部件
命名为Hinge-hole，确认Modeling Space、Type和Base Feature的选项如右图。
5、输入0.3作为Approximate size的值。点击
Continue。ABAQUS/CAE初始化草图，并显示格子。
６、在工具栏选择Create Lines: Rectangle(4 Lines)
，在提示栏出现如下的提示后，输入（0.02,0.02）和
（-0.02,-0.02），然后点击３键鼠标的中键（或滚珠）。
７、在提示框点击OK按钮。CAE弹出
Edit Basic Extrusion对话框。
８、输入0.04作为Depth的数值，点击
OK按钮。
二、在基本特征上加个轮缘
１、在主菜单上选择Shape→Solid→Extrude。
２、选择六面体的前表面，点击左键。
３、选择如下图所示的边，点击左键。
４、如右上图那样利用图标创建三条线段。
５、在工具栏中选择Create Arc: Center and 2 Endpoints
６、移动鼠标到(0.04,0.0)，圆心，点击左键，然后将鼠标移到(0.04,0.02)再次点击鼠标左键，从已画好区域的外面将鼠标移到(0.04,-0.02)，这时你可以看到在这两个点之间出现一个半圆，点击左键完成这个半圆。
７、在工具栏选择Create Circle: Center and Perimeter
８、将鼠标移动到(0.04,0.0)点击左键，然后将鼠标移动到(0.05,0.0)点击左键。
９、从主菜单选择Add→Dimension→Radial，为刚完成的圆标注尺寸。
10、选择工具栏的Edit Dimension Value图标
11、选择圆的尺寸(0.01)点击左键，在提示栏输入0.012，按回车。再次点击Edit Dimension Value，
退出该操作。
12、点击提示栏上的Done按钮。
13、在CAE弹出的Edit Extrusion对话框内输入0.02作为深度的值。CAE以一个箭头表示拉伸的方向，点击Clip可改变这个方向。点击OK，完成操作。
三、创建润滑孔
１、进入Sketch模块，从主菜单选择Sketch→Create，
命名为Hole，设置0.2为Approximate Size的值，点击Continue。
２、创建一个圆心在(0,0)，半径为0.003的圆，然后点击
Done，完成这一步骤。
３、回到Part模块，在Part下拉菜单中选择Hinge-hole。
４、在主菜单中选择Tools→Datum，按右图所示选择对
话框内的选项，点击Apply。
５、选择轮缘上的一条边，见下图，参数的值是从0到１，
如果，箭头和图中所示一样就输入0.25，敲回车，否则就输入
0.75。ABAQUS/CAE在这条边的1/4处上创建一个点。
６、创建一个基线，在Create Datum对话框内选择Axis，
在Method选项中选择2 Points，点击Apply。选择圆的中心点和刚才创建的基点，ABAQUS/CAE将创建如右上图所示的基线。
７、在Create Datum对话框内选择Plane，在Method中选择Point and normal，点击OK，选择刚才创建的基点和基线。你的模型将如左下图所示。
８、从主菜单中选择Shape→Cut→Extrude，选择创建的基准面和右上图所示的边，点击左键。
９、从主菜单中选择Add→Sketch，选择hole然后点击OK，在提示栏中点击Translate
通过下面两步将Hole移到最终位置。
A：先点击hole的圆心，然后点击创建的基点，圆心就移动到了以基点上。
B：点击工具拦中的Edit Vertex Location，然后点击移动后的圆心（基点），点击提示拦的Done，再点击提示拦中随后出现的Translate按钮，输入(0,0)和(0,0.01)敲回车，最后点击Done。
10、在Edit Cut Extrusion对话框中选择Blind作为Type的选项，0.015作为深度，如果需要可以选择Flip改变箭头的方向，然后点击OK。
四、创建不含润滑孔的铰链
１、从主菜单选择Part→Copy→Hinge-hole，命名新的部件为Hinge-solid，点击OK。
２、在Part下拉菜单中选中Hinge-Soild，从工具栏里选择Delete Feature选中创建的基点，点击提示栏里的Yes，删除基点和他的子特征。
五、创建一个刚体销钉
１、从主菜单里选择Part→Create，命名为Pin，选择
Modeling Space为3D, 类型为Analytical rigid，选择
Revolved shell为基本的特征，输入0.2作为
Approximate size的值，然后点击Continue。
２、从工具栏选择Create Lines: Connected创建一条
从(0.012,0.03)到(0.012,-0.03)的直线，然后点击Done，退
出草图。
３、从主菜单中，选择Tools→Reference Point，
选择销钉周线顶部的点。保存模型数据为hinge.cae。
接下来我们将为建立好的几何模型添加材料，并将其组装起来。
一、创建材料
１、进入Property模块，在主菜单中选择Material→Create来创建一个新的材料。
２、在Edit Material对话框，命名这个材料为Steel，选择Mechanical→Elasticity→Elastic，在杨氏模量中输入209.E9，输入0.3作为泊松比。点击OK，退出材料编辑。
3、从主菜单中选择Section→Create，在Create Section对话框中定义这个区域为SoildSection，在Category选项中接受Soild作为默认的选择，在Type选项中接受Homogeneous作为默认的选择，点击Continue。
4、在出现的Edit Section对话框中选择Steel作为材料，接受1作为Plane stress/strain thickness，并点击OK。
5、在Part中选择Hinge-hole，从主菜单中选择Assign→Section，选择整个Part，ABAQUS将会把你选择的区域高亮化，在对话栏点击Done，在出现的Assign Section对话框中点击OK。
6、重复第五步，为Hinge-soild分配材料。
二、部件组装
1、进入Assembly模块，从主菜单中选择Instance→Create，在Create Instance对话框中选择Hinge-hole，点击Apply。
2、在Create Instance对话框中选择Hinge-soild，选中Auto-offset from other instances，点击OK。
3、从主菜单中，选择Constraint→Face to Face，选择左下图所示的表面，再选择如右下图的表面，点击Flip，如果两个箭头同向，点击OK，在提示栏输入0.04，敲回车。
4、从主菜单中选择Constraint→Coaxial，先选择如左下图所示的孔，再选择如右下图所示的孔，点击Flip 如果箭头如右下图所示，点击OK。
5、从主菜单中选择Constraint→Edge to Edge，选择如左下图所示的边，再选择如右下图所示的边，点击Flip如果箭头如右下图所示，点击OK。完成铰链的组装。
6、从主菜单中选择Instance→Create，选择Pin，点击OK。
7、从主菜单中选择Constraint→Coaxial，选择Pine和铰链中的孔，如果需要点击Flip，点击OK。显示如左下图所示。
8、从主菜单中选择Instance→Translate，选择Pine，点击Done，在CAE警告信息栏中点击Yes。在提示栏输入(0,0,0)和(0,0,0.02)，敲回车。在提示栏点击OK。最终的构形如右上图显示。
接下来，我们定义分析步，接触，边界条件以及加载。
一、定义分析步。
1、进入Step 模块，从主菜单中选择Step →Create ，命名这个分析步为Contact ，接受默认的Static, General ，点击Continue 。在出现的Edit Step 对话框中，接受所有默认选择，并点击OK ，创建一个分析步。
2、重复上一步，创建一个分析步，命名为Load ，在Edit Step 对话框中，进入Incrementation 子选项，输入0.1为Initial Increment Size 。点击OK ，完成分析步的创建。
3、为输出结果创建几何集，在主菜单选择Tools →Set →Create ，命名这个几何集为ndisp-output ，点击Continue 。选择如左下图所示的点。点击Done ，完成该步骤。
4、采用相同的技术，定义右上图所选的面为fixed-face-output ，所选的边为hole-output 。
5、从主菜单中选择Output →Field Output Requests →Manager ，从出现的对话框中选择F-output-1，点击Edit ，删除变量PE ，PEEQ 和PEMAG ，删除选择Forces/Reactions ，点击OK ，点击Dismiss 退出Field Output Requests Manager 。
6、从主菜单中选择Output →History Output Requests →Manager ，从出现的对话框中选择H-output-1，点击Edit ，在Domain 中选择Set name ，并选择ndisp-output ，去掉Energy 选项，输入U1，U2，U3。点击OK 。
7、创建新的历史输出，为Fixed-face-output 输出变量RF1，为Hole-output 输出变量S11，MISES 和E11。点击Dismiss ，退出History Output Requests Manager 。
8、从主菜单中选择Tools →Set →Create ，命名为Monitor ，点击Continue ，选择ndisp-output 集中为于Hinge-Soild 上的点，点击Done ，完成几何集的创建。
9、从主菜单中选择Output →DOF Monitor ，选中Monitor a degree of freedom throughout the analysis ，在Point region 选择Monitor ，在Degree of freedom 中输入1，点击OK 。
二、定义表面和相互作用
1、进入Interaction 模块，选择View →Assembly Display Options ，在Assembly Display Options 对话框中点击Instance ，点击Hinge-hole-1和Hinge-solid-1，最后点击Apply 。ABAQUS/CAE 只显示Pin 部件。
2、从主菜单中选择Tools →Surface
→Create ，命名这个表面为Pin ，点击Continue ，选择销钉外表面，点击提示栏内的Done ，在销钉上出现两箭头，选择
Magenta
作为销钉表面的法向。
3、采用第一步的方法，只显示Hinge-hole-1。从主菜单中选择Tools →Surface →
Create ，命名这个表面为Flange-h ，点击Continue ，选择如左下图的表面。采用同样的技术创建一个叫Inside-h 的表面，如右下图。
Select this edge Select this
face
4、只显示Hinge-soild-1，创建和Flange-h表面紧靠在一起的表面，命名为Flange-s。同样创建一个表面，命名为Inside-s，该表面和Inside-h通过pin连接在一起。
三、定义模型各部分之间的接触
1、从主菜单选择Interaction→Property→Create，在出现的对话框中命名其为NoFric，接受Contact 作为默认选择，点击Continue。在后出现的Edit Contact Property对话框中，选择Mechanical→Tangential Behavior，接受默认的选择，然后选择Mechanical→Normal Behavior，接受默认的选择，点击OK。
2、从主菜单中选择Interaction→Manager，然后点击Create，在出现的对话框中，命名其为Hingepin-hole，接受默认选择，点击Continue。在提示栏的右下角点击Surface，在Region Selection对话框中选择Pin作为主表面，点击Continue。采用同样技术，选取Inside-h作为从表面，点击Continue。观察出来的对话框，并接受默认的选择，点击OK。
3、采用相同的技术定义一个相互作用为Hingepin-soild，用pin作为主表面，Inside-s作为从表面，NoFric 为相互作用的特性。创建一个Flanges的相互作用，用Flange-h作为主表面，Flange-s作为从表面。然后点击Dismiss退出Interaction Manager。
四、定义边界条件
1、进入Load模块，从主菜单中选择BC→Manager，在Boundary Condition Manager中点击Create，在出现的Create Boundary Condition对话框中，命名这个边界条件为Fixed，接受默认的选择，点击Continue，在出现的Region Selection对话框中选择Fixed-face-output，点击Continue，在出现的Edit Boundary Conditions对话框中选中Encastre，点击OK。
2、在Boundary Condition Manager中点击Create，命名这个边界条件为NoSlip，选择Displacement/Rotation，点击Continue。选择pin的刚体参考点，点击Done，在Edit Boundary Conditions对话框中选中所有选项，点击OK。
3、在Boundary Condition Manager中，选中下图所示，点击Edit，去掉U1和UR2的选择，点击OK，可以注意到，在Load步时，NoSlip的状态变为Modified。
4、继续创建一个叫Constrain的边界条件，选择Displacement/Rotation，选择我们前面定义的Monitor，约束它在1,2,3三个方向的平动。按照3步中的办法，在Load分析步，释放1方向的约束。完成所有后，退出Boundary Condition Manager。
五、施加载荷
1、从工具栏中选择Create Load按钮，在对话框中，
命名这个载荷为Pressure，接受以Load作为载荷施加的分
析步，选择载荷类型为Pressure，点击Continue。
2、选择右图的底面，点击Done，在对话框中，输入
-1.E6，接受默认的选择，点击OK。
下面我们对该模型进行网格的划分
1、进入Mesh模块，从主菜单选择Tools→Partition，在Create Partition对话框中，选择Cell，选
择Extend face作为技术，点击Apply。选择整个Hinge-soild-1，选择左下图的面，点击提示栏中
的Create Partition按钮。CAE形成如右下图所示图形。
2、同第一步，先将Hinge-hole分成两个部分。
3、从Create Partition对话框中，选择Cell，
选择Define cutting plane，点击Apply，选择整个
Hinge-hole，点击Done，在提示栏选择3 Points，
选择如右图的三点，点击Create Partition按钮，CAE
将整个hinge-hole分为3块。
4、采用Define cutting plane将hinge-hole分成如左下图的数个部分（用3 Points）。
5、再采用上面相同的技术将突起的底部分割成2个部分，最终结果如右下图所示。
6、从主菜单选择Mesh→Controls，选中除了销钉以外的所有部分，点击Done，在对话框内接受默认的选项，点击OK。
7、从主菜单选择Mesh→Element Type，用相同的技术选中除了销钉以外的所有部分，点击Done，在对话框中，接受所有的默认选择，点击OK。
8、从主菜单选择Seed→Instance，选中2个铰链，点击Done，在提示栏中输入0.004，敲回车，点击Done。
9、从主菜单选择Mesh→Instance，选中2个铰链，点击Done。CAE将为铰链划分网格。
最后我们对模型进行分析，并可视化结果
一、建立任务
1、进入Job模块，从主菜单选择Job→Create，命名其为pullhinge，点击Continue，接受所有的默认选择，点击OK。
2、从主菜单选择Job→Manager，在Job Manager中点击Submit提交任务，点击Monitor来观察分析的进程。
3、分析结束后，点击Results，对结果进行可视化。
二、可视化结果
1、点击工具栏的Plot Deformed Shape 按钮，显示结构变形结果。
2、从主菜单选择Plot→Contours，显示云图，通过主菜单的Result→Field Output，可以改变等高线所代表的变量。
3、从主菜单选择Animate→Time History，可以观看CAE制作的动画过程。
4、从主菜单选择Result→History Output，可以选取你想要绘制的X-Y曲线。
特别声明：考试时需带计 算器作辅助计算 1．2015x *=是经四舍五入得到的近似值，则其相对误差* r e ≤-31 104 ?. 2. 01(),(), ,()n l x l x l x 是以01,, ,n x x x 为节点的拉格朗日插值基函数，则 3．设(0)1(1)3(2)4(3)2f =,f =,f =,f =，[0123]f =，，，1 3 - . 4. 利用Simpson 公式求?2 1 2dx x = 7.3 5. 设求积公式1 0()d (),(1)n k k k f x x A f x n ≈≥∑?=是Gauss 型求积公式，则3 n k k k A x == ∑1 .4 6. 数值微分公式(2)(2) ()i i i f x h f x h f x h +≈ --'的截断误差为 2().O h 7. 设1101A ?? = ??? ，则A 的谱半径()A ρ= 1 ，A 的条件数1cond ()A = 4. 8. 用牛顿下山法求解方程3 03 x x -=根的迭代公式是 2 13 3(1),3n n n n x x x x x λ+-=-- 下山条件是 1()().n n f x f x +< 9.对任意初始向量(0)x 及任意向量f ，线性方程组的迭代公式(1)()(0,1,2,)k k k +=+=x Bx f ，迭代序列()k x 收敛于方程组的精确解x *的充分必要条件是()1.ρ双曲线题型归纳含(答案)
三、典型例题选讲 （一）考查双曲线的概念 例1 设P 是双曲线192 22=-y a x 上一点，双曲线的一条渐近线方程为023=-y x ，1F 、2F 分别是双曲线的左、右焦点．若3||1=PF ，则=||2PF （ ） A ．1或5 B ．6 C ．7 D ．9 分析：根据标准方程写出渐近线方程，两个方程对比求出a 的值，利用双曲线的定义求出 2||PF 的值． 解：Θ双曲线19222=-y a x 渐近线方程为y =x a 3 ±，由已知渐近线为023=-y x ， 122,||||||4a PF PF ∴=±∴-=，||4||12PF PF +±=∴. 12||3, ||0PF PF =>Q ，7||2=∴PF . 故选C ． 归纳小结：本题考查双曲线的定义及双曲线的渐近线方程的表示法． （二）基本量求解 例2(2009山东理)设双曲线12222=-b y a x 的一条渐近线与抛物线2 1y x =+只有一个公共点， 则双曲线的离心率为（ ） A ． 4 5 B ．5 C ．25 D ．5 解析：双曲线12222=-b y a x 的一条渐近线为x a b y =，由方程组21b y x a y x ? =? ??=+?，消去y ，得 210b x x a - +=有唯一解，所以△=2()40b a -=， 所以2b a =，2221()5c a b b e a a a +===+=，故选D ．
归纳小结：本题考查了双曲线的渐近线的方程和离心率的概念，以及直线与抛物线的位置关系，只有一个公共点，则解方程组有唯一解．本题较好地考查了基本概念、基本方法和基本技能． 例3（2009全国Ⅰ理）设双曲线22221x y a b -=（a ＞0，b ＞0）的渐近线与抛物线y =x 2 +1相 切，则该双曲线的离心率等于( )A.3 B.2 C.5 D.6 解析：设切点00(,)P x y ，则切线的斜率为 0'0|2x x y x ==．由题意有 00 2y x x =．又有2001y x =+，联立两式解得:2201,2,1()5b b x e a a =∴ ==+=． 因此选C ． 例4（2009江西）设1F 和2F 为双曲线22 221x y a b -=(0,0a b >>)的两个焦点，若12F F ，， (0,2)P b 是正三角形的三个顶点，则双曲线的离心率为（ ） A ． 32 B ．2 C ．5 2 D ．3 解析：由3tan 6 2c b π = =2222 344()c b c a ==-，则2c e a ==，故选B ． 归纳小结：注意等边三角形及双曲线的几何特征，从而得出3 tan 6 2c b π = =体现数形结合思想的应用． （三）求曲线的方程
数值分析试题 一、 填空题（2 0×2′） 1. ?? ????-=? ?????-=32,1223X A 设x =是精确值x *=的近似值，则x 有 2 位 有效数字。 2. 若f (x )=x 7－x 3＋1，则f [20,21,22,23,24,25,26,27]= 1 ， f [20,21,22,23,24,25,26,27,28]= 0 。 3. 设，‖A ‖∞＝___5 ____，‖X ‖∞＝__ 3_____， ‖AX ‖∞≤_15_ __。 4. 非线性方程f (x )=0的迭代函数x =?(x )在有解区间满足 |?’(x )| <1 ，则使用该迭代 函数的迭代解法一定是局部收敛的。 5. 区间[a ,b ]上的三次样条插值函数S (x )在[a ,b ]上具有直到 2 阶的连续导数。 6. 当插值节点为等距分布时，若所求节点靠近首节点，应该选用等距节点下牛顿差商 公式的 前插公式 ，若所求节点靠近尾节点，应该选用等距节点下牛顿差商公式的 后插公式 ；如果要估计结果的舍入误差，应该选用插值公式中的 拉格朗日插值公式 。 7. 拉格朗日插值公式中f (x i )的系数a i (x )的特点是：=∑=n i i x a 0)( 1 ；所以当 系数a i (x )满足 a i (x )>1 ，计算时不会放大f (x i )的误差。 8. 要使 20的近似值的相对误差小于%，至少要取 4 位有效数字。 9. 对任意初始向量X (0)及任意向量g ，线性方程组的迭代公式x (k +1)=Bx (k )+g (k =0,1,…)收 敛于方程组的精确解x *的充分必要条件是 ?(B)<1 。 10. 由下列数据所确定的插值多项式的次数最高是 5 。 11. 牛顿下山法的下山条件为 |f(xn+1)|<|f(xn)| 。 12. 线性方程组的松弛迭代法是通过逐渐减少残差r i (i =0,1,…,n )来实现的，其中的残差 r i ＝ (b i -a i1x 1-a i2x 2-…-a in x n )/a ii ，(i =0,1,…,n )。 13. 在非线性方程f (x )=0使用各种切线法迭代求解时，若在迭代区间存在唯一解，且f (x )
双曲线专题 一、学习目标： 1.理解双曲线的定义； 2.熟悉双曲线的简单几何性质； 3.能根据双曲线的定义和几何性质解决简单实际题目. 二、知识点梳理 定 义 1、到两个定点1F 与2F 的距离之差的绝对值等于定长（小于 2 1F F ）的点的轨迹 2、到定点F 与到定直线l 的距离之比等于常数()1>e e e （＞1）的点的轨迹 标准方程 -2 2a x 22 b y =1()0,0>>b a -22a y 22 b x =1()0,0>>b a 图 形 性质 范围 a x ≥或a x -≤，R y ∈ R x ∈，a y ≥或a y -≤ 对称性 对称轴： 坐标轴 ；对称中心： 原点 渐近线 x a b y ± = x b a y ± = 顶点 坐标 ()0,1a A -，()0,2a A ()b B -,01，()b B ,02 ()a A -,01，()a A ,02()0,1b B -，()0,2b B 焦点 ()0,1c F -，()0,2c F ()c F -,01，()c F ,02 轴 实轴21A A 的长为a 2 虚轴21B B 的长为b 2 离心率 1>= a c e ，其中22b a c += 准线 准线方程是c a x 2 ±= 准线方程是c a y 2 ±= 三、课堂练习
1.椭圆x 24＋y 2a 2＝1与双曲线x 2a －y 2 2＝1有相同的焦点，则a 的值是( ) A.1 2 B ．1或－2 C ．1或1 2 D ．1 2.已知F 是双曲线x 24－y 2 12＝1的左焦点，点A (1,4)，P 是双曲线右支上的动点，则|PF |＋|P A |的最小值为________． 3．已知F 1，F 2分别为双曲线C ：x 2－y 2＝1的左、右焦点，点P 在C 上，∠F 1PF 2＝60°，则|PF 1||PF 2|＝( ) A ．2 B ．4 C ．6 D ．8 4.已知双曲线的两个焦点F 1(－10，0)，F 2(10，0)，M 是此双曲线上的一点，且MF 1→·MF 2→＝0，|MF 1→|·|MF 2→|＝2，则该双曲线的方程是( ) A.x 29－y 2 ＝1 B ．x 2－y 29＝1 C.x 23－y 2 7＝1 D.x 27－y 2 3＝1 5.若F 1，F 2是双曲线8x 2－y 2＝8的两焦点，点P 在该双曲线上，且△PF 1F 2是等腰三角形，则△PF 1F 2的周长为________． 6.已知双曲线x 26－y 2 3＝1的焦点为F 1，F 2，点M 在双曲线上，且MF 1⊥x 轴，则F 1到直线F 2M 的距离为( ) A.365 B.566 C.65 D.56
第一章典型例题 例3 ln2=0.…，精确到10－3的近似值是多少 解 精确到10－3＝，即绝对误差限是＝, 故至少要保留小数点后三位才可以。ln2 第二章典型例题 例1 用顺序消去法解线性方程组 ??? ??1 -=4+2+4=+2+31 -=4++2321 321321x x x x x x x x x 解 顺序消元 ?? ?? ??????---???→???????????---????→???????????--=-?+-?+-?+1717005.555.00141 25.025.105.555.001412142141231412]b A [)3()2/1()2/3(231312r r r r r r M 于是有同解方程组 ?? ? ??-==--=++17175.555.0142332321x x x x x x 回代得解 x 3=－1, x 2=1,x 1=1,原线性方程组的解为X ＝(1,1,－1)T 例2 取初始向量X (0)=(0,0,0)T ,用雅可比迭代法求解线性方程组 ??? ??5 =+2+23=++1=2-2+321 321321x x x x x x x x x 解 建立迭代格式 ???????+--=+--=++-=+++5223122) (2)(1)1(3 ) (3)(1)1(2 ) (3)(2)1(1k k k k k k k k k x x x x x x x x x (k =1,2,3,…)
第1次迭代,k =0 X (0)＝0，得到X (1)＝(1,3,5)T 第2次迭代，k =1 ???????-=+?-?-=-=+--==+?+?-=3 532123 351515232)2(3) 2(2)2(1x x x X (2)＝(5,－3,－3)T 第3次迭代，k =2 ???????=+-?-?-==+---==+-?+-?-=1 5)3(2521 3)3(511)3(2)3(2)2(3) 3(2)3(1x x x X (3)＝(1,1,1)T 第4次迭代，k =3 ???????=+?-?-==+--==+?+?-=1 512121 311111212)2(3) 2(2)2(1x x x X (4)＝(1,1,1)T 例4 证明例2的线性方程组，雅可比迭代法收敛，而高斯－赛德尔迭代法发散。 证明 例2中线性方程组的系数矩阵为 A ＝?? ?? ? ?????-122111221 于是 D ＝?? ?? ??????100010001 D －1＝D ??????????=022001000L ~ ????? ?????-=000100220U ~ 雅可比迭代矩阵为
高中数学双曲线经典例题 一、双曲线定义及标准方程 1．已知两圆C1：（x+4）2+y2=2，C2：（x﹣4）2+y2=2，动圆M与两圆C1，C2都相切，则动圆圆心M的轨迹方程是（） A．x=0 B． C．D． 2、求适合下列条件的双曲线的标准方程： （1）焦点在 x轴上，虚轴长为12，离心率为； （2）顶点间的距离为6，渐近线方程为． 3、与双曲线有相同的焦点，且过点的双曲线的标准方程是
4、求焦点在坐标轴上，且经过点A（，﹣2）和B（﹣2，）两点的双曲线的标准方程． 5、已知P是双曲线=1上一点，F1，F2是双曲线的两个焦点，若|PF1|=17，则|PF2|的值为． 二、离心率 1、已知点F1、F2分别是双曲线的两个焦点，P为该双曲线上一点，若△PF1F2为等腰直角三角形，则该双曲线的离心率为． 2、设F1，F2是双曲线C：（a＞0，b＞0）的两个焦点．若在C上存在一点P．使PF1⊥PF2，且∠PF1F2=30°，则C的离心率为． 3、双曲线的焦距为2c，直线l过点（a，0） 和（0，b），且点（1，0）到直线l的距离与点（﹣1，0）到直线l 的距离之和．则双曲线的离心率e的取值范围是（） A． B．C．D． 3、焦点三角形
1、设P是双曲线x2﹣=1的右支上的动点，F为双曲线的右焦点，已知A（3，1），则|PA|+|PF|的最小值为． 2、．已知F1，F2分别是双曲线3x2﹣5y2=75的左右焦点，P是双曲线上的一点，且∠F1PF2=120°，求△F1PF2的面积． 3、已知双曲线焦点在y轴上，F1，F2为其焦点，焦距为10，焦距是实轴长的2倍．求： （1）双曲线的渐近线方程； （2）若P为双曲线上一点，且满足∠F1PF2=60°，求△PF1F2的面积． 4、直线与双曲线的位置关系 已知过点P（1，1）的直线L与双曲线只有一个公共点，则直线L的斜率k= ＿＿＿＿ 5、综合题型
椭圆典型例题 一、已知椭圆焦点的位置，求椭圆的标准方程。 例1：已知椭圆的焦点是F 1(0，－1)、F 2(0,1)，P 是椭圆上一点，并且PF 1＋PF 2＝2F 1F 2，求椭圆的标准方程。 解：由PF 1＋PF 2＝2F 1F 2＝2×2＝4，得2a ＝4.又c ＝1，所以b 2＝3. 所以椭圆的标准方程是y 24＋x 2 3＝1. 2．已知椭圆的两个焦点为F 1(－1,0)，F 2(1,0)，且2a ＝10，求椭圆的标准方程． 解：由椭圆定义知c ＝1，∴b ＝52 －1＝24.∴椭圆的标准方程为x 225＋y 2 24 ＝1. 二、未知椭圆焦点的位置，求椭圆的标准方程。 例：1. 椭圆的一个顶点为()02， A ，其长轴长是短轴长的2倍，求椭圆的标准方程． 解：（1）当()02，A 为长轴端点时，2=a ，1=b ， 椭圆的标准方程为：11 42 2=+y x ； （2）当()02， A 为短轴端点时，2=b ，4=a ， 椭圆的标准方程为： 116 42 2=+y x ； 三、椭圆的焦点位置由其它方程间接给出，求椭圆的标准方程。 例．求过点(－3,2)且与椭圆x 29＋y 2 4 ＝1有相同焦点的椭圆的标准方程． 解：因为c 2 ＝9－4＝5，所以设所求椭圆的标准方程为x 2a 2＋y 2a 2－5＝1.由点(－3,2)在椭圆上知9 a 2＋ 4a 2 －5 ＝1，所以a 2 ＝15.所以所求椭圆的标准方程为x 215＋y 2 10 ＝1. 四、与直线相结合的问题，求椭圆的标准方程。 例： 已知中心在原点，焦点在x 轴上的椭圆与直线01=-+y x 交于A 、B 两点，M 为AB 中点，OM 的斜率为0.25，椭圆的短轴长为2，求椭圆的方程． 解：由题意，设椭圆方程为12 22=+y a x ， 由?????=+=-+1012 22y a x y x ，得()0212 22=-+x a x a ， ∴222112a a x x x M +=+=，2 11 1a x y M M +=-=， 41 12===a x y k M M OM Θ，∴42=a ， ∴14 22 =+y x 为所求． 五、求椭圆的离心率问题。 例1 一个椭圆的焦点将其准线间的距离三等分，求椭圆的离心率． 解：31222??=c a c Θ ∴223a c =，∴333 1-=e ．
数值分析典型习题
特别声明：考试时需带计 算器作辅助计算 1．2015x *=是经四舍五入得到的近似值，则其相对误差* r e ≤ -31 104 ?. 2. 01(),(),,()n l x l x l x L 是以01,,,n x x x L 为节点的拉格朗日插值基函数，则 3．设(0)1(1)3(2)4(3)2f =,f =,f =,f =，[0123]f =，，，1 3 - . 4. 利用Simpson 公式求?2 1 2dx x = 7.3 5. 设求积公式1 0()d (),(1)n k k k f x x A f x n ≈≥∑?=是Gauss 型求积公式，则3 n k k k A x == ∑1 .4 6. 数值微分公式(2)(2) ()i i i f x h f x h f x h +≈ --'的截断误差为 2().O h 7. 设1101A ?? = ??? ，则A 的谱半径()A ρ= 1 ，A 的条件数1cond ()A = 4. 8. 用牛顿下山法求解方程3 03 x x -=根的迭代公式是 2 13 3(1),3n n n n x x x x x λ+-=-- 下山条件是 1()().n n f x f x +< 9.对任意初始向量(0)x 及任意向量f ，线性方程组的迭代公式(1)()(0,1,2,)k k k +=+=L x Bx f ，迭代序列()k x 收敛于方程组的精确解x *的充分必要条件是()1.ρ华南理工大学数值分析试题-14年下-C
华南理工大学研究生课程考试 《数值分析》试卷C （2015年1月9日） 1. 考前请将密封线内各项信息填写清楚； 所有答案请按要求填写在本试卷上； 课程代码：S0003004； 4. 考试形式：闭卷； 5. 考生类别：硕士研究生； 本试卷共八大题，满分100分，考试时间为150分钟。 一、（12分）解答下列问题： 1）设近似值0x >，x 的相对误差为δ，试证明ln x 的绝对误差近似为δ。 2）利用秦九韶算法求多项式 542()681p x x x x x =-+-+ 在3x =时的值（须写出计算形式），并统计乘法次数。 （12分）解答下列问题： 1）设()235f x x =+，求[]0,1,2f 和[]0,1,2,3f 。 2）利用插值方法推导出恒等式： 33220,0[]j j i i x j i x i j =≠=-=-∑∏ 。
（1）设{}∞ =0)(k k x q 是区间[]1,0上带权1=ρ而最高次项系数为1的正交多项式族，其中1)(0=x q ，求1()q x 和2()q x 。 （2）求形如2y a bx =+的经验公式，使它与下列数据拟合： 四、（14分）对积分()10I f x dx = ?，试 （1）构造一个以012113,,424 x x x ===为节点的插值型求积公式； （2）指出所构造公式的代数精度； （3）用所得数值求积公式计算积分1 203x dx ?的精确值； （4）指出所得公式与一般的Newton-Cotes 型公式在形式上的重要区别。
（1）设?? ????=4321A ,计算1A 、()Cond A ∞和()A ρ。 （2）用列主元Gauss 消去法解方程组： 12312315410030.112x x x ????????????=????????????-?????? 六、（13分）对2阶线性方程组 11112212112222 a x a x b a x a x b +=??+=? （11220a a ≠ ） （1）证明求解此方程组的Jacobi 迭代与Gauss-Seidel 迭代同时收敛或同时发散； （2）当同时收敛时，试比较它们的收敛速度。
第一部分 双曲线相关知识点讲解 一．双曲线的定义及双曲线的标准方程： 1 双曲线定义：到两个定点F 1与F 2的距离之差的绝对值等于定长（＜|F 1F 2|）的点的轨 迹（21212F F a PF PF <=-（a 为常数））这两个定点叫双曲线的焦点． 要注意两点：（1）距离之差的绝对值.（2）2a ＜|F 1F 2|，这两点与椭圆的定义有本质的不同. 当|MF 1|－|MF 2|=2a 时，曲线仅表示焦点F 2所对应的一支； 当|MF 1|－|MF 2|=－2a 时，曲线仅表示焦点F 1所对应的一支； 当2a =|F 1F 2|时，轨迹是一直线上以F 1、F 2为端点向外的两条射线； 当2a ＞|F 1F 2|时，动点轨迹不存在. 2.双曲线的标准方程：12222=-b y a x 和122 22=-b x a y （a ＞0，b ＞0）.这里222a c b -=，其中 |1F 2F |=2c.要注意这里的a 、b 、c 及它们之间的关系与椭圆中的异同. 3.双曲线的标准方程判别方法是：如果2x 项的系数是正数，则焦点在x 轴上；如果2y 项的系数是正数，则焦点在y 轴上.对于双曲线，a 不一定大于b ，因此不能像椭圆那样，通过比较分母的大小来判断焦点在哪一条坐标轴上. 4.求双曲线的标准方程，应注意两个问题：⑴ 正确判断焦点的位置；⑵ 设出标准方程后，运用待定系数法求解. 二．双曲线的外部： (1)点00(,)P x y 在双曲线22 221(0,0)x y a b a b -=>>的部2200221x y a b ?->. (2)点00(,)P x y 在双曲线22 221(0,0)x y a b a b -=>>的外部2200221x y a b ?-<. 三.双曲线的方程与渐近线方程的关系 (1）若双曲线方程为12222=-b y a x ?渐近线方程：22220x y a b -=?x a b y ±=. (2)若渐近线方程为x a b y ±=?0=±b y a x ?双曲线可设为λ=-2222b y a x . (3)若双曲线与12222=-b y a x 有公共渐近线，可设为λ=-22 22b y a x （0>λ，焦点在x 轴上，0<λ， 焦点在y 轴上）. 四．双曲线的简单几何性质 22 a x －22b y =1（a ＞0，b ＞0） ⑴围：|x |≥a ，y ∈R
第一章典型例题 例3…，精确到10－3的近似值是多少？ 解 精确到10－3＝，即绝对误差限是?＝, 故至少要保留小数点后三位才 可以。ln2? 第二章典型例题 例1 用顺序消去法解线性方程组 解 顺序消元 于是有同解方程组 回代得解 x 3=－1, x 2=1,x 1=1,原线性方程组的解为X ＝(1,1,－1)T 例2 取初始向量X (0)=(0,0,0)T ,用雅可比迭代法求解线性方程组 解 建立迭代格式 ??? ????+--=+--=++-=+++5223122)(2)(1)1(3) (3)(1)1(2 )(3)(2)1(1k k k k k k k k k x x x x x x x x x (k =1,2,3,…) 第1次迭代,k =0 X (0)＝0，得到X (1)＝(1,3,5)T 第2次迭代，k =1 X (2)＝(5,－3,－3)T 第3次迭代，k =2 X (3)＝(1,1,1)T 第4次迭代，k =3
X (4)＝(1,1,1)T 例4 证明例2的线性方程组，雅可比迭代法收敛，而高斯－赛德尔迭 代法发散。 证明 例2中线性方程组的系数矩阵为 A ＝?? ?? ? ?????-122111221 于是 D ＝?? ?? ??????100010001 D －1 ＝D ?? ?? ? ?????=022001000L ~ ?? ?? ? ?????-=000100220U ~ 雅可比迭代矩阵为 B 0＝?? ?? ? ?????--=??????????-??????????-=+--022101220022101220100010001)U ~L ~(D 1 得到矩阵B 0的特征根03,2,1=λ，根据迭代基本定理4，雅可比迭代法收敛。 高斯－赛德尔迭代矩阵为 G ＝－U ~ )L ~D (1-+ ＝－?? ?? ??????----=??????????-??????????---=??????????-??????????-2003202200001002201200110010001002201220110011 解得特征根为?1=0，?2,3=2。由迭代基本定理4知，高斯－赛德尔迭代发散。 例5 填空选择题： 1. 用高斯列主元消去法解线性方程组 作第1次消元后的第2，3个方程分别为 。
《双曲线》典型例题12例 典型例题一 例1 讨论 19252 2=-+-k y k x 表示何种圆锥曲线，它们有何共同特征． 分析：由于9≠k ，25≠k ，则k 的取值范围为9 ∴所求双曲线方程为19 162 2=+-y x 说明：采取以上“巧设”可以避免分两种情况讨论，得“巧求”的目的． （2）∵焦点在x 轴上，6=c ， ∴设所求双曲线方程为：162 2 =-- λ λy x （其中60<<λ） ∵双曲线经过点（－5，2），∴164 25 =-- λ λ ∴5=λ或30=λ（舍去） ∴所求双曲线方程是15 22 =-y x 说明：以上简单易行的方法给我们以明快、简捷的感觉． （3）设所求双曲线方程为： ()16014162 2<<=+--λλλy x ∵双曲线过点() 223， ，∴144 1618=++-λ λ ∴4=λ或14-=λ（舍） ∴所求双曲线方程为18 122 2=- y x 说明：（1）注意到了与双曲线 14 162 2=-y x 有公共焦点的双曲线系方程为14162 2=+--λ λy x 后，便有了以上巧妙的设法． （2）寻找一种简捷的方法，须有牢固的基础和一定的变通能力，这也是在我们教学中应该注重的一个重要方面． 典型例题三 例3 已知双曲线116 92 2=- y x 的右焦点分别为1F 、2F ，点P 在双曲线上的左支上且3221=PF PF ，求21PF F ∠的大小． 数值分析典型例题 例1 对下列各数写出具有5位有效数字的近似值。236.478, 0.00234711, 9.000024, 9.0000343 10?. 解：按照定义，以上各数具有5位有效数字的近似值分别为：236.478， 0.0023471， 9.0000， 9.0000310?。 注意: *x =9.000024的5位有效数字是9.0000而不是9，因为9 是1位有效数字。 例2 指出下列各数具有几位有效数字。2.0004， -0.00200， -9000， 9310?， 23 10-?。 解：按照定义，以上各数的有效数字位数分别为5， 3， 4，1，1 例3 已测得某物体行程* s 的近似值s=800m ，所需时间* s 的近似值为t=35s ，若已知m s s s t t 5.0||,05.0||**≤-≤-，试求平均速度v 的绝对误差和相对误差限。 解：因为t s v /=，所以)()(1)()()(2t e t s s e t t e t v s e s v v e -=??+??≈ 从 而 05.00469.035 800 5.0351|)(||||)(|1|)(|22≤≈+?≤+≤t e t s s e t v e 同样v v e v e r )()(≈)()()()(t e s e t e v t t v s e v s s v r r r -=??+??= 所以00205.035 05 .08005.0|)(||)(||)(|≈+≤+≤t e s e v e r r r 因此绝对误差限和相对误差限分别为0.05和0.00205。 例4试建立积分20,,1,05 =+=n dx x x I n n 的递推关系，并研究它的误差 传递。 解：151 --= n n I n I ……………………………………………..…...(1) 5ln 6ln 0-=I ，计算出0I 后可通过（1）依次递推计算出1I ,…,20I 。 但是计算0I 时有误差0e ，由此计算出的1I ,…,20I 也有误差，由（1）可 知近似值之间的递推关系为 151 --= n n I n I ……………………………………………….…..(2) （1）-（2）可得 01)5(5e e e n n n -=-=-，由0I 计算n I 时误差被放大了n 5倍。所以（1）不稳 定。 （1） 可以改写为 n I I n n 51 511+ -=- ……………………………………… （3） 如果能先求出20I ，则依次可以求出19I ,…,0I ，计算20I 时有误差，这样根据（3）计算19I ,…,0I 就有误差，误差传播为 n n n e e ?? ? ??-=-511 ，误差依次减少。 例5 用二分法求解方程012)(23=+--=x x x x f 在区间[0,1]内的1个实根，要求有3为有效数字。 解：因为0)1()0( 数值分析教案 土建学院 工程力学系 2014年2月 一、课程基本信息 1、课程英文名称：Numerical Analysis 2、课程类别：专业基础课程 3、课程学时：总学时32 4、学分：2 5、先修课程：《高等数学》、《线性代数》、《C 语言》 6、适用专业：工程力学 二、课程的目的与任务： 数值分析是工程力学专业的重要理论基础课程，是现代数学的一个重要分支。其主要任务是介绍进行科学计算的理论方法，即在计算机上对来自科学研究和工程实际中的数学问题进行数值计算和分析的理论和方法。通过本课程的学习，不仅使学生初步掌握数值分析的基本理论知识，而且使学生具备一定的科学计算的能力、分析问题和解决问题的能力，为学习后继课程以及将来从事科学计算、计算机应用和科学研究等工作奠定必要的数学基础。 三、课程的基本要求： 1．掌握数值分析的常用的基本的数值计算方法 2．掌握数值分析的基本理论、分析方法和原理 3．能利用计算机解决科学和工程中的某些数值计算应用问题，增强学生综合运用知识的能力 4．了解科学计算的发展方向和应用前景 四、教学内容、要求及学时分配： (一) 理论教学： 引论（2学时） 第一讲（1-2节） 1．教学内容： 数值分析(计算方法)这门课程的形成背景及主要研究内容、研究方法、主要特点；算法的有关概念及要求；误差的来源、意义、及其有关概念。数值计算中应注意的一些问题。 2．重点难点： 算法设计及其表达法；误差的基本概念。数值计算中应注意的一些问题。3．教学目标： 了解数值分析的基本概念；掌握误差的基本概念：误差、相对误差、误差限、相对误差限、有效数字；理解有效数字与误差的关系。学会选用相对较好的数值计算方法。 1. 正方形的边长大约为100cm ，应怎样测量才能使面积误差不超过1cm 2? 2. 已测得某场地长l 的值为110=*l m ，宽d 的值为80=*d m ，已知 2.0≤-*l l m, 1.0≤-*d d m, 试求面积ld s =的绝对误差限与相对误差限. 3.为使π的相对误差小于0.001%,至少应取几位有效数字？ 4.设x的相对误差界为δ，求n x的相对误差界. 5.设有3个近似数a=2.31，b=1.93，c=2.24，它们都有3位有效数字，试计算 p=a+bc的误差界和相对误差界，并问p的计算结果能有几位有效数字？ 6. 已知33348 7.034.0sin ,314567.032.0sin ==，请用线性插值计算3367.0sin 的值，并估计截断误差. 7. 已知sin0.32=0.314567, sin0.34=0.333487, sin0.36= 0.352274,用抛物插值计算sin0.3367的值, 并估计误差. 8. 已知 1 6243sin ,sin π ππ== =请用抛物插值求sin50的值,并估计误差 9. . .6,8,7,4,1)(,5,4,3,2,1求四次牛顿插值多项式时设当==i i x f x 10. 已知4)2(,3)1(,0)1(=-=-=f f f ， 求函数)(x f 过这3点的2次牛顿插 值多项式 . 11. 设x x f =)(，并已知483240.1)2.2(,449138.1)1.2(,414214.1)0.2(===f f f ， 试用二次牛顿插值多项式计算(2.15)f 的近似值，并讨论其误差 12. 设],[)(b a x f 在上有四阶连续导数，试求满足条件)2,1,0()()(==i x f x P i i 及 )()(11x f x P '='的插值多项式及其余项表达式. 13. 给定3201219(),,1,,44f x x x x x ====试求()f x 在1944?? ???? ，上的三次埃尔米特数值分析典型例题
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