1、第一章 绪论习题一1.设 x0,x*的相对误差为 ,求 f(x)=ln x的误差限。解:求 lnx的误差极限就是求 f(x)=lnx的误差限,由公式(1.2.4)有已知 x*的相对误差 满足 ,而,故即2.下列各数都是经过四舍五入得到的近似值,试指出它们有几位有效数字,并给出其误差限与相对误差限。解:直接根据定义和式(1.2.2)(1.2.3)则得有 5位有效数字,其误差限 ,相对误差限有 2位有效数字,有 5位有效数字,3.下列公式如何才比较准确?(1)(2)解:要使计算较准确,主要是避免两相近数相减,故应变换所给公式。(1)(2)4.近似数 x*=0.0310,是 3 位有数数字。5.计算
2、 取 ,利用 : 式计算误差最小。四个选项:第二、三章 插值与函数逼近习题二、三1. 给定 的数值表用线性插值与二次插值计算 ln0.54的近似值并估计误差限.解: 仍可使用 n=1及 n=2的 Lagrange插值或 Newton插值,并应用误差估计(5.8) 。线性插值时,用 0.5及 0.6两点,用 Newton插值误差限 ,因,故二次插值时,用 0.5,0.6,0.7 三点,作二次 Newton插值误差限 ,故2. 在-4x4 上给出 的等距节点函数表,若用二次插值法求 的近似值,要使误差不超过 ,函数表的步长 h应取多少?解:用误差估计式(5.8) ,令因得3. 若 ,求 和 .解:
3、由均差与导数关系于是4. 若 互异,求的值,这里 pn+1.解: ,由均差对称性可知当 有而当 Pn1 时于是得5. 求证 .解:解:只要按差分定义直接展开得6. 已知 的函数表求出三次 Newton均差插值多项式,计算 f(0.23)的近似值并用均差的余项表达式估计误差.解:根据给定函数表构造均差表由式(5.14)当 n=3时得 Newton均差插值多项式N3(x)=1.0067x+0.08367x(x-0.2)+0.17400x(x-0.2)(x-0.3)由此可得f(0.23) N3(0.23)=0.23203由余项表达式(5.15)可得由于7. 给定 f(x)=cosx的函数表用 New
4、ton等距插值公式计算 cos 0.048及 cos 0.566的近似值并估计误差解:先构造差分表计算 ,用 n=4得 Newton前插公式误差估计由公式(5.17)得其中计算 时用 Newton后插公式(5.18)误差估计由公式(5.19)得这里 仍为 0.5658 求一个次数不高于四次的多项式 p(x),使它满足解:这种题目可以有很多方法去做,但应以简单为宜。此处可先造 使它满足,显然 ,再令p(x)=x2(2-x)+Ax2(x-1)2由 p(2)=1求出 A ,于是9. 令 称为第二类 Chebyshev多项式,试求 的表达式,并证明 是-1,1上带权 的正交多项式序列。解:因10. 用
5、最小二乘法求一个形如 的经验公式,使它拟合下列数据,并计算均方误差.解:本题给出拟合曲线 ,即 ,故法方程系数法方程为解得最小二乘拟合曲线为均方程为11. 填空题(1) 满足条件 的插值多项式 p(x)=( ).(2) ,则 f1,2,3,4=( ),f1,2,3,4,5=( ).(3) 设 为互异节点, 为对应的四次插值基函数,则 ( ), ( ).(4) 设 是区间0,1上权函数为 (x)=x 的最高项系数为 1的正交多项式序列,其中 ,则( ), ( )答:(1)(2)(3)(4)第 4章 数 值 积 分与数值微分习题 41. 分别用复合梯形公式及复合 Simpson公式计算下列积分.解 本题只要根据复合梯形公式(6.11)及复合 Simpson公式(6.13)直接计算即可。对 ,取 n=8,在分点处计算 f(x)的值构造函数表。按式(6.11)求出 ,按式(6.13)求得 ,积分2. 用 Simpson公式求积分 ,并估计误差解:直接用 Simpson公式(6.7)得由(6.8)式估计误差,因 ,故3. 确定下列求积公式中的待定参数,使其代数精确度尽量高,并指明求积公式所具有的代数精确度.(1) (2) (3) 解:本题直接利用求积公式精确度定义,则可突出求积公式的参数。(1)令 代入公式两端并使其相等,得解此方程组得 ,于是有