《数值计算方法》试题集及答案

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《数值计算方法》复习试题

一、填空题:

1、⎥⎥⎥⎦⎤

⎢⎢⎢⎣⎡----=410141014A ,则A 的LU 分解为

A ⎡⎤⎡

⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥=⎢

⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣

⎦。

答案:

⎥⎥

⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--=1556141501

4115401411A 3、1)3(,2)2(,1)1(==-=f f f ,则过这三点的二次插值多项式中2

x 的系数为 ,

拉格朗日插值多项式为 。

答案:-1,

)2)(1(21

)3)(1(2)3)(2(21)(2--------=

x x x x x x x L

4、近似值*0.231x =关于真值229.0=x 有( 2 )位有效数字;

5、设)(x f 可微,求方程)(x f x =的牛顿迭代格式是( );

答案

)(1)(1n n n n n x f x f x x x '---

=+

6、对1)(3

++=x x x f ,差商=]3,2,1,0[f ( 1 ),=]4,3,2,1,0[f ( 0 );

7、计算方法主要研究( 截断 )误差和( 舍入 )误差;

8、用二分法求非线性方程f (x )=0在区间(a ,b )内的根时,二分n 次后的误差限为

( 1

2+-n a b );

10、已知f (1)=2,f (2)=3,f (4)=,则二次Newton 插值多项式中x 2系数为( ); 11、 解线性方程组A x =b 的高斯顺序消元法满足的充要条件为(A 的各阶顺序主子式均

不为零)。

12、 为了使计算

32)1(6

)1(41310--

-+-+

=x x x y 的乘除法次数尽量地少,应将该表

达式改写为

11

,))64(3(10-=

-++=x t t t t y ,为了减少舍入误差,应将表达式

19992001-改写为 199920012

+ 。

13、 用二分法求方程01)(3

=-+=x x x f 在区间[0,1]内的根,进行一步后根的所在区

间为 ,1 ,进行两步后根的所在区间为 , 。

14、 求解方程组⎩⎨⎧=+=+042.01532121x x x x 的高斯—塞德尔迭代格式为 ⎪⎩⎪⎨⎧-=-=+++20/3/)51()1(1)1(2)(2)1(1

k k k k x x x x ,该迭

代格式的迭代矩阵的谱半径)(M ρ= 121

15、 设46)2(,16)1(,0)0(===f f f ,则=)(1x l )2()(1--=x x x l ,)(x f 的二次牛顿

插值多项式为 )1(716)(2-+=x x x x N 。

16、 求积公式

⎰∑=≈b

a k n

k k x f A x x f )(d )(0

的代数精度以( 高斯型 )求积公式为最高,具

有( 12+n )次代数精度。

21、如果用二分法求方程043

=-+x x 在区间]2,1[内的根精确到三位小数,需对分( 10 )

次。

22、已知⎪⎩⎪⎨⎧≤≤+-+-+-≤≤=31)1()1()1(211

0)(2

33x c x b x a x x x x S 是三次样条函数,则 a =( 3 ),b =( 3 ),c =( 1 )。

23、

)(,),(),(10x l x l x l n Λ是以整数点n x x x ,,,10Λ为节点的Lagrange 插值基函数,则 ∑==

n

k k

x l

0)((

1 ),

∑==

n

k k j

k x l

x 0

)((

j

x ),当

2

≥n 时

=

++∑=)()3(20

4

x l x x

k k n

k k

( 32

4++x x )。

24、

25、区间[]b a ,上的三次样条插值函数)(x S 在[]b a ,上具有直到_____2_____阶的连续导数。 26、改变函数f x x x ()=

+-1 (x >>1)的形式,使计算结果较精确

()x x x f ++=

11

27、若用二分法求方程()0=x f 在区间[1,2]内的根,要求精确到第3位小数,则需要对分 10 次。

28、写出求解方程组⎩

⎧=+-=+24.016.12121x x x x 的

Gauss-Seidel 迭代公式

()()

()()Λ,1,0,4.026.111112211=⎩⎨⎧+=-=+++k x x x x k k k k ,迭代矩阵为

⎪⎪⎭⎫

⎝⎛--64.006.10,此迭代法是否收敛 收敛 。 31、设

A =⎛⎝ ⎫

⎭⎪

5443,则=∞A 9 。

32、设矩阵

482257136A ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥

⎢⎥⎣⎦的A LU =,则U = 4820161002U ⎡⎤

⎢⎥⎢⎥=⎢⎥

⎢⎥-⎢⎥⎣⎦ 。 33、若

4

321()f x x x =++,则差商2481632[,,,,]f = 3 。 34、线性方程组1

21015112103x ⎡⎤⎡⎤

⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢

⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦的最小二乘解为 11⎛⎫ ⎪⎝⎭ 。

36、设矩阵

321204135A ⎡⎤

⎢⎥=⎢⎥

⎢⎥⎣⎦分解为A LU =,则U = 32141003321002⎡⎤

⎢⎥⎢⎥

⎢⎥-⎢⎥⎢⎥⎢⎥

⎦ 。 二、单项选择题:

1、 Jacobi 迭代法解方程组b x =A 的必要条件是( C )。 A .A 的各阶顺序主子式不为零 B . 1)(