数值分析典型例题
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第一章典型例题
例3 ln2=0.69314718…,精确到10
-3
的近似值是多少?
解精确到10-3
=0.001,即绝对误差限是=0.0005, 故至少要保
留小数点后三位才可以。ln20.693 第二章典型例题
例1用顺序消去法解线性方程组
x
x
x
x x x x x x 解顺序消元
17
17
5.555
.0014125
.02
5
.105.555.0014121
4
2
1
41
23141
2]
b A [)
3()
2/1()2/3(231312r r r r r r 于是有同解方程组
17
175.555.01423
32
32
1
x 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
x x
x
x x x x
x
x 解建立迭代格式
5
223
122)
(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
53
2123
3
5
15
15232)
2(3
)2(2)2(1x x
x X (2)
=(5,-3,-3)
T
第3次迭代,k=2
1
5)
3(2
5
213)
3(5
11)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
5121
213111
11212)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 =
1
2
2
111221
于是D =
1
00
010001D -1
=D
2
2
001000L ~0
100220U
~雅可比迭代矩阵为
B 0=
2
2
1012200
2
2
10122010
0010001)
U ~L ~(D
1
))
1(22[2)]
1(
2)
2(
[2221102221
122
B I 3
得到矩阵B 0的特征根03
,2,1,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
=-
2
3202200
01002201
2
01100100
01002201
22
1
10011
)
2(2
3202
2
I 2
G 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
x
x
x
x x x x x 作第1次消元后的第2,3个方程分别
为
。
答案:
5
.35.125.15.03
2
3
2x x x x
解答选a 21=2为主元,作行互换,第1个方程变为:2x 1+2x 2+3x 3=3,消元得到
5
.35.125.15.03
2
3
2
x x x x 是应填写的内容。
3.用高斯-赛德尔迭代法解线性方程组
x
x
x
x x x x
x x 的迭代格式中
)
1(2
k x =
(k=0,1,2,…)
答案:)(3
)1(1
3
k k x
x
解答:高斯-赛德尔迭代法就是充分利用已经得到的结果,求x 2
的值时应该用上x 1的新值。
第三章典型例题
例1已知函数y=f(x)的观察数据为
x k -2 0 4 5 y k
5
1
-3
1
试构造拉格朗日插值多项式
P n (x),并计算f(-1)的近似值。
[只给4对数据,求得的多项式不超过3次]
解先构造基函数
)
)(())()(()
)(()
(x
x
x x x x x l )
)()(())(
))(
((
))()(()
(x x x
x x x x l