西北工业大学研究生课程考试
试题
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(卷)
考试科目: 数值分析 (2010年12月27日)
题号
1
2
3
4
5
6
7
总分
分数
(总共7道大题,请注意检查)
1.(12分)已知求解线性方程组
的Jacobi迭代法对任意初始近似都是有限步收敛的。
(1)试推断参数
和
应满足的条件;
解 Jacobi迭代法的迭代矩阵为
迭代矩阵的特征多项式为
谱半径为
数
和
应满足的条件为
(2)取参数
,
,以及初始向量
,用Jacobi迭代法求解该方程组的精确解
。
解 迭代公式为
求解过程列表为
k
x1
x2
x3
0
0
0
0
1
2
3
2. (10分)已知函数
,
节点
是互异节点. 试求k阶差商
的值
解:
(1)当正整数
时,利用公式
知
(2)当正整数
时,利用公式
以及
知
(3)当正整数
时,利用公式
以及
知
3.(10分)取步长
,求如下常微分方程初值问题
的解函数在
处的近似值。要求用Euler预测校正公式,即每步用Euler法进行预估,用梯形法进行一次校正(结果保留四位小数)。
解:Euler预测校正公式为
由
,
求得
近似值计算如下
求得
近似值计算如下
4.(12分)已知矩阵
,使用Jacobi方法求矩阵
的所有特征值。(计算过程精确进行,不要用计算器)
解:将第二行第一列的元素化为零,因
且
,所以选择的旋转矩阵为
求得矩阵
选则将元素
变换为零,其中
,选取的旋转矩阵应当为
求得矩阵
因为矩阵
已经是对角阵,所以矩阵
的三个特征值分别为:
5.(10分)(1)分别用两个等距节点和三个等距节点(均含两个区间端点)的梯形公式计算积分
的近似值。(2)将计算结果进行一次外推,以得到更高精度的近似值(小数点后保留4位)。
解: 记函数
,选两个节点时,积分节点步长
,
求得函数值
,
用梯形公式
求得近似值
选三个节点时,积分节点步长
,
求得函数值
,
,
用梯形公式
求得近似值
(2) 外推公式为
求得积分近似值
EMBED Equation.DSMT4
6 (12分)求方程
在区间
内根的近似值有如下变形
(1)试判定对任意初始近似值
简单迭代法
的收敛性;
(2)写出该简单迭代法
对应的Steffensen迭代格式,并选
进行迭代计算,当
停止迭代(小数点后保留六位)。
解:(1)收敛性判定,需验证如下两条:
a)迭代函数
在区间
上满足:
具体验证如下
所以条件a)____ ___(满足,不满足)
b) 迭代函数的导函数
在区间
上满足:
具体验证如下
所以条件b)_____ __(满足,不满足)
综合如上两条知,对任意初始近似近似值
,简单迭代法
;
(2) 与简单迭代法
对应的Steffensen迭代公式为
用该方法求得方程根近似值的过程如下表(小数点后保留六位)
0
----------------
---------------
1.2
--------------
1
2
3
4
(注:若行数不够请续行)
满足要求的根的近似值为:
7.填空(共34分,其中第(1)小题4分,其余小题每题3分)
(1) 矩阵
的Doolittle分解为
,其中单位下三角阵
,上三角阵
;
(2) 有效数
,
,依据绝对误差限传播公式,函数值
的近似值
的绝对误差限近似为____ __(小数点后保留三位);
(3) 线性方程组
的最小二乘解满足的法方程组(正规方程组)是
;
(4) 已知求解线性方程组
时,系数矩阵
的条件数为
=
,则求解线性方程组
的系数矩阵
的条件数为
,已知
;
(5) 以
为插值数据的不超过3次的插值多项式
;
(6) 用Euler显式公式求解常微分方程初值问题
,当步长
满足条件 时,Euler显式公式绝对稳定;
(7) 已知求积公式
是一种高斯型求积公式,则有积分
,其中
. 该论断 (正确或错误);
(8) 求解系数矩阵对称正定的线性方程组
的逐次超松弛迭代法公式为
,并且该方法对任意初始近似都收敛的充分必要条件为
。该叙述 (正确或错误);
(9) 连续的分段线性插值函数是一次样条插值函数。该论断 (正确或错误);
(10) 在区间
上对被插函数
建立基于
个等距节点的多项式插值函数
,则有
。该论断 (正确或错误);
(11) 设被积函数
在
连续,
是该区间
等份后的复化梯形求积公式的精确计算值,则必有
。该论断 (正确或错误)。
试卷
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试卷密号:
考试科目: 数值分析
学 号:
姓 名:
考试日期: 10年12月27日
注意:此部分正反面不要答题,此部分将会被剪裁掉。
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