数值计算方法 1

1. 已知ln(2.0)=0.6931;ln(2.2)=0.7885,ln(2.3)=0.8329, 试用线性插值和抛物插值计算.ln2.1的值并估计误差 2. 已知x=0,2,3,5对应的函数值分别为y=1,3,2,5.试求三次多项式的插值

3. 分别求满足习题1和习题2 中插值条件的Newton 插值 (1)

(2)

N 3(x ) =1+x -x (x -2) +x (x -2)(x -3)

310

4. 给出函数f(x)的数表如下, 求四次Newton 插值多项式, 并由此计算f(0.596)的值

解:

5. 已知函数y=sinx的数表如下, 分别用前插和后插公式计算sin0.57891的值

6. 求最小二乘拟合一次、二次和三次多项式,拟合如下数据并画出数据点以及拟合函数的图形。 (a)

(b)

7. 试分别确定用复化梯形、辛浦生和中矩形求积公式计算积分⎰

02

1

所需的步长x +4

h ,使得精度达到10-5。

1

8. 求

11

f (x ) dx ≈A [f (-1) +f (1)]+B [f (-) +f ()]⎰-122A 、B 使求积公式的

代数精度尽量高, 并求其代数精度;利用此公式求

I =⎰

21

1

dx

x (保留四位小数) 。

9. 已知

分别用拉格朗日插值法和牛顿插值法求f (x ) 的三次插值多项式P 3(x ) ,并求f (2) 的近似值(保留四位小数)。 10. 已知

求f (x ) 的二次拟合曲线p 2(x ) ,并求f '(0) 的近似值。 11. 已知sin x 区间[0.4,0.8]的函数表

如用二次插值求sin 0. 63891的近似值,如何选择节点才能使误差最小?并求该近似值。

12. 利用矩阵的LU 分解法解方程组

⎧x 1+2x 2+3x 3=14⎪

⎨2x 1+5x 2+2

x 3=18⎪3x +x +5x =20

3⎩12。

13. 已知下列实验数据 试按最小二乘原理求一次多项式拟合以上数据。

-x x =0, x =0. 5, x =1f (x ) =e 1214. 取节点0, 求函数

2(x ) , 并估计误差。 在区间[0,1]上的二次插值多项式P

15. 数值积分公式形 如

xf (x ) dx ≈S (x ) =Af (0) +Bf (1) +C f '(0) +D f '(1) ⎰ 试确定

1

参数A , B , C , D 使公式代数精度尽量高;(2)设

R (x ) =⎰xf (x ) dx -S (x ) f (x ) ∈C 4[0, 1],0推导余项公式,并估计

1

误差。

16. 已知数值积分公式为:

h

f (x ) dx ≈

h

[f (0) +f (h )]+λh 2[f ' (0) -f ' (h )]2,试确定积

分公式中的参数λ,使其代数精确度尽量高,并指出其代数精确度的次数。

17. 以100,121,144为插值节点,用插值法计算似值,并利用余项估计误差。 用Newton 插值方法:差分表:

的近

sin (x )I =⎰dx

0x 18用复化Simpson 公式计算积分的近似

1

值,要求误差限为0. 5⨯10

-5

19. 取5个等距节点 ,分别用复化梯形公式和复化辛普生公

⎰式计算积分

1

20

1

2

1+2x 的近似值(保留4位小数)。

20. 确定求积公式

1⎡

⎰-1f (

x )dx ≈9⎣5f

+8f (

0)+5f ⎤

(

的代数精度,它是Gauss 公式吗? 21〃. 给出

f (x ) =ln x 的数值表用线性插值及二次插值计

算ln 0. 54的近似值。

22. 给出

cos x , 0≤x ≤90

的函数表,步长

h =1'=(1/60) ,若函数具有5位有效数字,研究用线性插

值求

cos x 近似值时的总误差界。

P (x ) ,使它满足

23. 求一个次数不高于4次的多项式

P (0) =P '(0) =0,P (1) =P '(1) =1,P (2) =1。

24. . 给定数据表:i

=1, 2, 3, 4, 5,

求4次牛顿插值多项式,并写出插值余项。 25. 如下表给定函数:i =0, 1, 2, 3, 4,

试计算出此列表函数的差分表,并利用牛顿向前插值公式给出它的插值多项式。

26. 用最小二乘法求一个形如

y =a +bx

2

的经验公式,

使它与下列数据相拟合,并求均方误差。

27. 观测物体的曲线运动,得出以下数据:

28. 单原子波函数的形式为

y =ae

-bx

,试按照最小二

乘法决定参数a 和b ,已知数据如下:

29. 分别用梯形公式和辛普森公式计算下列积分:

x

dx 2⎰(1)04+x ;

1

30. 用矩阵的直接三角分解法求解方程组:

⎛1

0 1 0⎝020⎫⎛x 1⎫⎛5⎫

⎪ ⎪ ⎪

101⎪ x 2⎪ 3⎪

= ⎪ ⎪⎪243x 317。 ⎪ ⎪ ⎪ x ⎪ 7⎪103⎪⎭⎝4⎭⎝⎭

1. 已知ln(2.0)=0.6931;ln(2.2)=0.7885,ln(2.3)=0.8329, 试用线性插值和抛物插值计算.ln2.1的值并估计误差 2. 已知x=0,2,3,5对应的函数值分别为y=1,3,2,5.试求三次多项式的插值

3. 分别求满足习题1和习题2 中插值条件的Newton 插值 (1)

(2)

N 3(x ) =1+x -x (x -2) +x (x -2)(x -3)

310

4. 给出函数f(x)的数表如下, 求四次Newton 插值多项式, 并由此计算f(0.596)的值

解:

5. 已知函数y=sinx的数表如下, 分别用前插和后插公式计算sin0.57891的值

6. 求最小二乘拟合一次、二次和三次多项式,拟合如下数据并画出数据点以及拟合函数的图形。 (a)

(b)

7. 试分别确定用复化梯形、辛浦生和中矩形求积公式计算积分⎰

02

1

所需的步长x +4

h ,使得精度达到10-5。

1

8. 求

11

f (x ) dx ≈A [f (-1) +f (1)]+B [f (-) +f ()]⎰-122A 、B 使求积公式的

代数精度尽量高, 并求其代数精度;利用此公式求

I =⎰

21

1

dx

x (保留四位小数) 。

9. 已知

分别用拉格朗日插值法和牛顿插值法求f (x ) 的三次插值多项式P 3(x ) ,并求f (2) 的近似值(保留四位小数)。 10. 已知

求f (x ) 的二次拟合曲线p 2(x ) ,并求f '(0) 的近似值。 11. 已知sin x 区间[0.4,0.8]的函数表

如用二次插值求sin 0. 63891的近似值,如何选择节点才能使误差最小?并求该近似值。

12. 利用矩阵的LU 分解法解方程组

⎧x 1+2x 2+3x 3=14⎪

⎨2x 1+5x 2+2

x 3=18⎪3x +x +5x =20

3⎩12。

13. 已知下列实验数据 试按最小二乘原理求一次多项式拟合以上数据。

-x x =0, x =0. 5, x =1f (x ) =e 1214. 取节点0, 求函数

2(x ) , 并估计误差。 在区间[0,1]上的二次插值多项式P

15. 数值积分公式形 如

xf (x ) dx ≈S (x ) =Af (0) +Bf (1) +C f '(0) +D f '(1) ⎰ 试确定

1

参数A , B , C , D 使公式代数精度尽量高;(2)设

R (x ) =⎰xf (x ) dx -S (x ) f (x ) ∈C 4[0, 1],0推导余项公式,并估计

1

误差。

16. 已知数值积分公式为:

h

f (x ) dx ≈

h

[f (0) +f (h )]+λh 2[f ' (0) -f ' (h )]2,试确定积

分公式中的参数λ,使其代数精确度尽量高,并指出其代数精确度的次数。

17. 以100,121,144为插值节点,用插值法计算似值,并利用余项估计误差。 用Newton 插值方法:差分表:

的近

sin (x )I =⎰dx

0x 18用复化Simpson 公式计算积分的近似

1

值,要求误差限为0. 5⨯10

-5

19. 取5个等距节点 ,分别用复化梯形公式和复化辛普生公

⎰式计算积分

1

20

1

2

1+2x 的近似值(保留4位小数)。

20. 确定求积公式

1⎡

⎰-1f (

x )dx ≈9⎣5f

+8f (

0)+5f ⎤

(

的代数精度,它是Gauss 公式吗? 21〃. 给出

f (x ) =ln x 的数值表用线性插值及二次插值计

算ln 0. 54的近似值。

22. 给出

cos x , 0≤x ≤90

的函数表,步长

h =1'=(1/60) ,若函数具有5位有效数字,研究用线性插

值求

cos x 近似值时的总误差界。

P (x ) ,使它满足

23. 求一个次数不高于4次的多项式

P (0) =P '(0) =0,P (1) =P '(1) =1,P (2) =1。

24. . 给定数据表:i

=1, 2, 3, 4, 5,

求4次牛顿插值多项式,并写出插值余项。 25. 如下表给定函数:i =0, 1, 2, 3, 4,

试计算出此列表函数的差分表,并利用牛顿向前插值公式给出它的插值多项式。

26. 用最小二乘法求一个形如

y =a +bx

2

的经验公式,

使它与下列数据相拟合,并求均方误差。

27. 观测物体的曲线运动,得出以下数据:

28. 单原子波函数的形式为

y =ae

-bx

,试按照最小二

乘法决定参数a 和b ,已知数据如下:

29. 分别用梯形公式和辛普森公式计算下列积分:

x

dx 2⎰(1)04+x ;

1

30. 用矩阵的直接三角分解法求解方程组:

⎛1

0 1 0⎝020⎫⎛x 1⎫⎛5⎫

⎪ ⎪ ⎪

101⎪ x 2⎪ 3⎪

= ⎪ ⎪⎪243x 317。 ⎪ ⎪ ⎪ x ⎪ 7⎪103⎪⎭⎝4⎭⎝⎭


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