数值分析复习提纲(答案)

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1、一、选择题、填空题1、掌握有效数字、绝对误差和相对误差的关系设X为准确值,F为兀的一个近似值,则绝对误差:e^-x^-x误差限:£^>e^=x^-xW*X*—X£*相对误差:—二相对误差限:£;=—・XXX2、拉格朗日插值基函数的特点(基函数的和是1,即X

2、

3、x

4、

5、,满足条件:1.

6、卜阻0(

7、

8、x

9、

10、=0当且仅当兀=0)(正定条件),2.

11、

12、^

13、

14、=

15、^

16、_

17、

18、x

19、

20、,Vctg7?(或xC),3.x+y

21、

22、<

23、

24、x

25、

26、+

27、

28、j

29、

30、(三角不等式),则称

31、N(x)是/?”(或C")上的一个向量范数(或模).由条件3可以推出4・lhl

32、-

33、

34、ylhl

35、x-y

36、

37、.几种常用的向量范数:1.向量的°°■范数(最大范数):x=maxx..2.向量的1-范数:\4=t4/=

38、1H13.向量的2■范数:

39、

40、x

41、

42、2=(x,x)2=(X^)2-也称为向量兀的欧氏范数.1=14.向量的"范数:

43、

44、礼=(£

45、兀

46、")",其屮厂[1,8)1=1例计算向量x=(1,-2,3/的各种范数.解:制1=6,HL=彳嗣2=帀4、矩阵范数的概念定义(矩阵的范数)如果矩阵AgR,,xn的某个非负的实值函数7V(A)=

47、

48、A

49、

50、

51、,满足条件:1.

52、

53、A

54、

55、>O(p

56、

57、=O当且仅当A=0)(正定条件);2.

58、cA

59、

60、=

61、c

62、q

63、A

64、,c为实数(齐次条件);3.

65、A+B

66、S

67、A

68、+

69、B

70、(三角不等式);4・

71、

72、AB

73、

74、<

75、

76、A

77、

78、

79、

80、B

81、

82、.则称N(A)是R,iXn±的一个矩阵范数(或模).定理设xwR",AeR/,x则1.

83、

84、A

85、L=max工应.(称为A的行范数)./=!2.

86、

87、A

88、[=max^2aij(称为A的列范数)IS丿S"Z-=J3.

89、

90、A

91、

92、2=V^max(ATA)(称为A的2■范数)其中2max(ATA)表示ATA的最大特征值.(1一2)例设人=.计算A

93、的各种范数.1-34丿解:

94、A

95、L=imx{

96、l

97、+

98、—3

99、,

100、—2

101、+

102、4

103、}=6,

104、

105、A

106、L=max{

107、l

108、+

109、-2

110、,卜3

111、+

112、4

113、}=7,

114、

115、A

116、

117、f=J〃+(-2)2+(-3)2+军u5.477,

118、

119、A

120、

121、2二7^max(ATA)二V15+V22T-5.46.5、高斯求积公式的代数精度6、线性方程组AX=B能用高斯消元法求解的充分必要条件(是A的各阶顺序主子式不为0)二、计算题1.设/(无)=/,试求以0,1,-2为插值节点的三次插值多项式。解:设/(x)=x4,试求以-1,0,1,-2为插值节点的三次插值多项式为必(兀)=/(一1)

122、x(x-l)(x+2)(-1-0)(-!-1)(-1+2)(x+l)(x-l)(x+2)(0+1)(0-1)(0+2)(兀+1)兀(兀+2)(1+1)(1-0)(1+2)(x+l)x(x-l)(-2+1)(-2-0)(-2-1)(一1)x(无-l)(x+2)-—/(0)(x+1)(兀一1)(无+2)+—/⑴班兀+1)(兀+2)-—/(2)x(兀-l)(x+1)662.求f(x)=x3在[0,1]上的一次平方逼近多项式。解:设f(x)=X3在[0,1]上的一次平方逼近多项式为p(x)=a+bx(%,%)=[1•皿=1(02,02)=[(0,©)=

123、(02,®)=[1皿=+%•xdx=—31-21-3(02,/)=]x^dx=—5a3丿得到19所以一次平方逼近多项式为p(x)=--+-^x3.确定下列求积公式的求积系数和求积节点,使求积公式的代数精度最高。[f(x)dx=A)/(x。)+£/(坷)解:要使上面的求积公式的代数精度最高,需要确定高斯求积节点,使得代数精度达到最高,也就是求二次直角多项式的根。设在[-1,1]上的二次直交多项式为x2+ax+b则有『(兀2+or+b)6k=0所以有—+2c=0c=-—所以二次直交多项式为宀g零点为兀0J(x2+or+b)xdx=0所以有b=0当

124、fM=1时’有jIdx=2=A)+人当f(x)=X时,有j1jx^=0=-—2%+—Aji3所以4)=A=13即求积公式为[/(劝必=/(-¥)+/(¥)当f(x)=x2时+当/(X)=疋时+4当/(X)"时有Jx3dx=0二有J^x2dx=彳=所以求积公式)+/(—)的代数精度为3达到最高代数精度。

125、334.已知尸0,2,3,5,对应的函数值为y二1,3,2,5,作三次牛顿插值多项式。解:首先构造差商表/U)一阶差商二阶差商三阶差商0123132-7■2/3553/25/63/10故,三次Newton插值多项式为馆(《¥)=/(和+/[心卸(

126、无一珀))+/[心坷人](无一和(兀一和=1+^-

127、xx-2)42ioXx-2)(x-3)5.LU分解法例5用直接三角分解法解‘123、1、仃4、25

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