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现代数值计算方法习题答案 北京大学出版社 肖筱南

现代数值计算方法习题答案 北京大学出版社 肖筱南
现代数值计算方法习题答案 北京大学出版社 肖筱南

《数值计算方法》试题集及答案

《数值计算方法》复习试题 一、填空题: 1、????? ?????----=410141014A ,则A 的LU 分解为 A ??? ?????????=? ?????????? ?。 答案: ?? ????????--??????????--=1556141501 4115401411A 2、已知3.1)3(,2.1)2(,0.1)1(===f f f ,则用辛普生(辛卜生)公式计算求得 ?≈3 1 _________ )(dx x f ,用三点式求得≈')1(f 。 答案:, 3、1)3(,2)2(,1)1(==-=f f f ,则过这三点的二次插值多项式中2 x 的系数为 , 拉格朗日插值多项式为 。 答案:-1, )2)(1(21 )3)(1(2)3)(2(21)(2--------= x x x x x x x L 4、近似值*0.231x =关于真值229.0=x 有( 2 )位有效数字; 5、设)(x f 可微,求方程)(x f x =的牛顿迭代格式是( ); ( 答案 )(1)(1n n n n n x f x f x x x '--- =+ 6、对1)(3 ++=x x x f ,差商=]3,2,1,0[f ( 1 ),=]4,3,2,1,0[f ( 0 ); 7、计算方法主要研究( 截断 )误差和( 舍入 )误差; 8、用二分法求非线性方程 f (x )=0在区间(a ,b )内的根时,二分n 次后的误差限为 ( 1 2+-n a b ); 9、求解一阶常微分方程初值问题y '= f (x ,y ),y (x 0)=y 0的改进的欧拉公式为

( )] ,(),([2111+++++=n n n n n n y x f y x f h y y ); 10、已知f (1)=2,f (2)=3,f (4)=,则二次Newton 插值多项式中x 2系数为( ); 11、 两点式高斯型求积公式?1 d )(x x f ≈( ?++-≈1 )] 321 3()3213([21d )(f f x x f ),代数精 度为( 5 ); 12、 解线性方程组A x =b 的高斯顺序消元法满足的充要条件为(A 的各阶顺序主子式均 不为零)。 13、 为了使计算 32)1(6 )1(41310-- -+-+ =x x x y 的乘除法次数尽量地少,应将该表 达式改写为 11 ,))64(3(10-= -++=x t t t t y ,为了减少舍入误差,应将表达式 19992001-改写为 199920012 + 。 14、 用二分法求方程01)(3 =-+=x x x f 在区间[0,1]内的根,进行一步后根的所在区间 为 ,1 ,进行两步后根的所在区间为 , 。 15、 、 16、 计算积分?1 5 .0d x x ,取4位有效数字。用梯形公式计算求得的近似值为 ,用辛卜 生公式计算求得的近似值为 ,梯形公式的代数精度为 1 ,辛卜生公式的代数精度为 3 。 17、 求解方程组?? ?=+=+042.01532121x x x x 的高斯—塞德尔迭代格式为 ?????-=-=+++20/3/)51()1(1)1(2)(2)1(1 k k k k x x x x ,该迭 代格式的迭代矩阵的谱半径)(M ρ= 121 。 18、 设46)2(,16)1(,0)0(===f f f ,则=)(1x l )2()(1--=x x x l ,)(x f 的二次牛顿 插值多项式为 )1(716)(2-+=x x x x N 。 19、 求积公式 ?∑=≈b a k n k k x f A x x f )(d )(0 的代数精度以( 高斯型 )求积公式为最高,具 有( 12+n )次代数精度。

现代设计方法习题答案

3.用梯度法求下列无约束优化问题:MinF(X)=x12+4x22,设初始点取为X(0)={2,2}T,以梯度模为终止迭代准则,其收敛精度为5。 1)求初始点梯度▽F(X) ▽F(X)={2x1,8x2}T▽F(X(0))={4,16}T (2)第一次搜索 |▽F(X(0))|=16.5,S(0)=- ▽F(X(0))/16.5=-{0.243,0.97}T α(0)=2.157 X(1)=X(0)+α(0)S(0)={1.476,-0.923}T ▽F(x(1))={2.952,-0.738}T |▽F(x(1))|=3.043<5.0 故满足要求,停止迭代。 最优点X*={1.476,-0.0923}T 最优值F(X*)=2.21 4.

5.

6. 用外点法求解约束优化问题: ()()12211221min ..0()0 f X x x s t g X x x g X x =+=-≤=-≤ , 收敛准则:(1) ()0.10.01k k X X εδ+-≤=,约束容限= 解:(1)利用外点法惩罚法构造无约束优化问题 () ( ) 12()22()212121(min ,()() k k k x x X r x x r x x r x +??Φ=?++-+-??可行域内)(可行域外) (2)此例只是为了说明外点法的思路,用微分法求解上述无约束优化问题。 用极值条件求解: 在可行域内:偏导数不可能等于0,即可行域内无极值 在可行域外,令: ()2()11211 ()2122 14()2012()0k k k r x x x r x x r x x x ?Φ =+-+=??Φ =--=?

数值分析课后题答案

数值分析 第二章 2.当1,1,2x =-时,()0,3,4f x =-,求()f x 的二次插值多项式。 解: 0120121200102021101201220211,1,2, ()0,()3,()4;()()1 ()(1)(2)()()2()()1 ()(1)(2) ()()6 ()()1 ()(1)(1) ()()3 x x x f x f x f x x x x x l x x x x x x x x x x x l x x x x x x x x x x x l x x x x x x x ==-===-=--==-+-----==------= =-+-- 则二次拉格朗日插值多项式为 2 20 ()()k k k L x y l x ==∑ 0223()4() 14 (1)(2)(1)(1)23 537623 l x l x x x x x x x =-+=---+ -+= +- 6.设,0,1,,j x j n =L 为互异节点,求证: (1) 0()n k k j j j x l x x =≡∑ (0,1,,);k n =L (2)0 ()()0n k j j j x x l x =-≡∑ (0,1,,);k n =L 证明 (1) 令()k f x x = 若插值节点为,0,1,,j x j n =L ,则函数()f x 的n 次插值多项式为0 ()()n k n j j j L x x l x == ∑。 插值余项为(1)1() ()()()()(1)! n n n n f R x f x L x x n ξω++=-= + 又,k n ≤Q

(1)()0 ()0 n n f R x ξ+∴=∴= 0()n k k j j j x l x x =∴=∑ (0,1,,);k n =L 0 000 (2)()() (())()()(()) n k j j j n n j i k i k j j j i n n i k i i k j j i j x x l x C x x l x C x x l x =-==-==-=-=-∑∑∑∑∑ 0i n ≤≤Q 又 由上题结论可知 ()n k i j j j x l x x ==∑ ()()0 n i k i i k i k C x x x x -=∴=-=-=∑原式 ∴得证。 7设[]2 (),f x C a b ∈且()()0,f a f b ==求证: 21 max ()()max ().8 a x b a x b f x b a f x ≤≤≤≤''≤- 解:令01,x a x b ==,以此为插值节点,则线性插值多项式为 10 101010 ()() ()x x x x L x f x f x x x x x --=+-- =() () x b x a f a f b a b x a --=+-- 1()()0()0 f a f b L x ==∴=Q 又 插值余项为1011 ()()()()()()2 R x f x L x f x x x x x ''=-= -- 011 ()()()()2 f x f x x x x x ''∴= --

数值计算方法试题及答案

【 数值计算方法试题一 一、 填空题(每空1分,共17分) 1、如果用二分法求方程043=-+x x 在区间]2,1[内的根精确到三位小数,需对分( )次。 2、迭代格式)2(2 1-+=+k k k x x x α局部收敛的充分条件是α取值在( )。 3、已知?????≤≤+-+-+-≤≤=31)1()1()1(211 0)(2 33x c x b x a x x x x S 是三次样条函数, 则 a =( ), b =( ), c =( )。 4、)(,),(),(10x l x l x l n 是以整数点n x x x ,,,10 为节点的Lagrange 插值基函数,则 ∑== n k k x l 0)(( ), ∑== n k k j k x l x 0 )(( ),当2≥n 时 = ++∑=)()3(20 4x l x x k k n k k ( )。 ; 5、设1326)(2 47+++=x x x x f 和节点,,2,1,0,2/ ==k k x k 则=],,,[10n x x x f 和=?07 f 。 6、5个节点的牛顿-柯特斯求积公式的代数精度为 ,5个节点的求积公式最高代数精度为 。 7、{}∞ =0)(k k x ?是区间]1,0[上权函数x x =)(ρ的最高项系数为1的正交多项式族,其中1)(0=x ?,则?= 1 4)(dx x x ? 。 8、给定方程组?? ?=+-=-2211 21b x ax b ax x ,a 为实数,当a 满足 ,且20<<ω时,SOR 迭代法收敛。 9、解初值问题 00 (,)()y f x y y x y '=?? =?的改进欧拉法 ??? ??++=+=++++)],(),([2),(] 0[111] 0[1n n n n n n n n n n y x f y x f h y y y x hf y y 是 阶方法。

现代数值计算方法习题答

现代数值计算方法习题答案 习 题 一 1、解:根据绝对误差限不超过末位数的半个单位,相对误差限为绝对误差限除以 有效数字本身,有效数字的位数根据有效数字的定义来求.因此 49×10 -2 :E = 0.005; r E = 0.0102; 2位有效数字. 0.0490 :E = 0.00005;r E = 0.00102; 3位有效数字. 490.00 :E = 0.005; r E = 0.0000102;5位有效数字. 2、解: 7 22 = 3.1428 …… , π = 3.1415 …… , 取它们的相同部分3.14,故有3位有效数字. E = 3.1428 - 3.1415 = 0.0013 ;r E = 14 .3E = 14 .30013.0 = 0.00041. 3、解:101的近似值的首位非0数字1α = 1,因此有 |)(*x E r |) 1(10 1 21--??=n < = 2 1× 10 -4 , 解之得n > = 5,所以 n = 5 . 4、证:) ()(1)()(1)(* 1 1* * 1 1 * * x x x n x E x n x E n n n -= ≈ -- )(11)()(1) ()(* * * * * 1 1 ** * * x E n x x x n x x x x n x x E x E r n n n n n r = -= -≈ = - 5、解:(1)因为=20 4.4721…… , 又=)(*x E |*x x -| = |47.420-| = 0.0021 < 0.01, 所以 =*x 4.47. (2)20的近似值的首位非0数字1α = 4,因此有 |)(*x E r |) 1(10 4 21--??= n < = 0.01 , 解之得n > = 3 .所以,=*x 4.47. 6、解:设正方形的边长为x ,则其面积为2x y =,由题设知x 的近似值为*x = 10 cm . 记*y 为y 的近似值,则

现代设计方法复习题1

单项选择题(在每小题的四个备选答案中,选出一个正确答案,并将正确答案的 序号填在题干的括号内。) 1. f(x)在区间[x 1,x 3]上为单峰函数,x 2为区间中的一点,x 4为利用二次插值法求得的近似极值点,若x 4-x 2<0,且f(x 4)≥f(x 2),则新的搜索区间为( D ) A. [x 1,x 4] B. [x 2,x 3] C. [x 1,x 2] D.[x 4,x 3] 2.对于平面桁架中的杆单元,每个节点在整体坐标系中的位移分量个数为(B ) A1 B2 C3 D4 3.应用四节点等参数单元时,由整体坐标系到自然坐标系单元的映射关系是(C ) A 任意四边形→任意四边形 B 正方形→任意四边形 C 任意四边形→正方形 D 正方形→正方形 4.在任何一个单元内( D ) A 只有节点符合位移模式 B 只有边界点符合位移模式 C 只有边界点和节点符合位移模式 D 单元内任意点均符合位移模式 4.若强度r 的概率密度函数为f r (r)=λr e r r -λ,则知其分布为( C ) A 正态分布 B 对数正态分布 C 指数分布 D 威布尔分布 6.标准正态分布的均值和标准离差为( D ) A μ=1,σ=0 B μ=1,σ=1 C μ=0,σ=0 D μ=0,σ=1 7.若组成系统的诸零件的失效相互独立,但只有某一个零件处于工作状态,当它出现故障后,其它处于待 命状态的零件立即转入工作状态。这种系统称为( C ) A 串联系统 B 工作冗余系统 C 非工作冗余系统 Dr/n 表决系统 8已知方程组5611327121 2x x x x +=+=??? ()()12,用高斯消元法对式(2)进行向前消元一步运算后,结果为( C ) A. -=245652x B. x x 122373+= C.-=85252x D. -=-243343 2x 9.Powell 修正算法是一种( D ) A 一维搜索方法 B 处理约束问题的优化方法 C 利用梯度的无约束优化方法 D 不利用梯度的无约束优化方法 10.某产品的寿命服从指数分布,若知其失效率λ=0.002,则该产品的平均寿命为(C ) A.200 B.1000 C.500 D.2000 11.下列优化方法中,不需计算迭代点一阶导数和二阶导数的是( B ) A 可行方向法 B 复合形法 C DFP 法 D BFGS 法 11.表示机电设备的一般失效曲线(浴盆曲线)中,偶然失效期的失效密度f(t)服从( B )

数值分析课后答案

1、解:将)(x V n 按最后一行展开,即知)(x V n 是n 次多项式。 由于 n i i i n n n n n i n x x x x x x x x x x V ...1...1... ......... ...... 1 )(21110 20 0---= ,.1,...,1,0-=n i 故知0)(=i n x V ,即110,...,,-n x x x 是)(x V n 的根。又)(x V n 的最高 次幂 n x 的系数为 )(...1...1... ...... .........1),...,,(101 1 21 11 2 2221 02001101j n i j i n n n n n n n n n n n x x x x x x x x x x x x x x V -== ∏-≤<≤-----------。 故知).)...()()(,...,,()(1101101------=n n n n x x x x x x x x x V x V 6、解:(1)设 .)(k x x f =当n k ,...,1,0=时,有.0)()1(=+x f n 对 )(x f 构造Lagrange 插值多项式, ),()(0 x l x x L j n j k j n ∑== 其 0)()! 1() ()()()(1)1(=+=-=++x w n f x L x F x R n n n n ξ, ξ介于j x 之间,.,...,1,0n j = 故 ),()(x L x f n =即 .,...,1,0,)(0 n k x x l x k j n j k j ==∑= 特别地,当0=k 时, 10) (=∑=n j x j l 。 (2) 0)()1(1) ()1()()(0000=-=??? ? ??-??? ? ??-=--=-===∑∑∑∑k j j i j i k j k i i j i i k j n j k i i j k n j j x x x x i k x l x x i k x l x x )利用(。 7、证明:以b a ,为节点进行线性插值,得 )()()(1 b f a b a x a f b a b x x P --+--= 因 0)()(==b f a f ,故0)(1=x P 。而 ))()(("2 1 )()(1b x a x f x P x f --= -ξ,b a <<ξ。 故)("max )(8 122)("max )(max 2 2 x f a b a b x f x f b x a b x a b x a ≤≤≤≤≤≤-=??? ??-≤。 14、解:设 ))...()(()(21n n x x x x x x a x f ---=, k x x g =)(,记)() (1 ∏=-=n j j n x x x w ,则 ),()(x w a x f n n =).()(' j n n j x w a x f = 由差商的性质知 [])! 1()(1,..,,1) (' 1 )(')('1 211 11 -== ==-===∑∑∑ n g a x x x g a x w x a x w a x x f x n n n n n j j n k j n n j j n n k j n j j k j ξ, ξ介于n x x ,...,1之间。 当20-≤≤ n k 时,0)()1(=-ξn g , 当 1-=n k 时,)!1()(1-=-n g n ξ, 故 ???-=-≤≤=-= --=∑1,,20,0)!1()(1) ('1 11 n k a n k n g a x f x n n n n j j k j ξ 16、解:根据差商与微商的关系,有 [] 1! 7! 7!7)(2,...,2,2)7(7 10===ξf f , [ ] 0! 80 !8)(2,...,2,2)8(8 1 ===ξf f 。 ( 13)(47+++=x x x x f 是7次多项式, 故 ,!7)()7(=x f 0)()8(=x f )。 25、解:(1) 右边= [][]dx x S x f x S dx x S x f b a b a ??-+-)(")(")("2)(")("2 = [] d x x S x f x S x S x S x f x f b a ?-++-)("2)(")("2)(")(")("2)(" 222 = [] d x x S x f b a ?-)(")(" 22 = [][]dx x S dx x f b a b a 2 2 )(")("??- =左边。 (2)左边= ? -b a dx x S x f x S ))(")(")(("

数值计算方法试题

数值计算方法试题 重庆邮电大学数理学院 一、填空题(每空2分,共20分) 1、用列主元消去法解线性方程组 1、解非线性方程f(x)=0的牛顿迭代法具有 ,,,,,,,收 敛 2、迭代过程(k=1,2,…)收敛的充要条件是 2、已知y=f(x)的数据如下 ,,, x 0 2 3 3、已知数 e=2.718281828...,取近似值 x=2.7182,那麽x具有的有 f(x) 1 3 2 效数字是,,, 4、高斯--塞尔德迭代法解线性方程组求二次插值多项式及f(2.5) 3、用牛顿法导出计算的公式,并计算,要求迭代误差不超过 。 4、欧拉预报--校正公式求解初值问题的迭代格式中求 ,,,,,,,,,,,,, ,

5、通过四个互异节点的插值多项式p(x),只要满足,,,,,,取步长k=0.1,计算 y(0.1),y(0.2)的近似值,小数点后保留5位. ,,则p(x)是不超过二次的多项式 三、证明题 (20分每题 10分 ) 6、对于n+1个节点的插值求积公式 1、明定 积分近似计算的抛物线公式 具有三次代数精度至少具有,,,次代 数精度. 7、插值型求积公式的求积 2、若,证明用梯形公式计算积分所 系数之和,,, 得结果比准确值大,并说明这个结论的几何意义。 参考答案: T8、 ,为使A可分解为A=LL, 其中L一、填空题 1、局部平方收敛 2、< 1 3、 4 为对角线元素为正的下三角形,a的取值范围, 4、

5、三阶均差为0 6、n 7、b-a 9、若则矩阵A的谱半径(A)= ,,, 8、 9、 1 10、二阶方法 10、解常微分方程初值问题的梯形二、计算题 格式 1、是,,,阶方法 二、计算题(每小题15分,共60分) 修德博学求实创新 李华荣 1 重庆邮电大学数理学院 2、 右边: 3、 ?1.25992 (精确到 ,即保留小数点后5位) 故具有三次代数精度 4、y(0.2)?0.01903 A卷三、证明题

现代设计方法第3阶段测试题

考试科目:《现代设计方法》(总分100分) 时间:90分钟 __________学习中心(教学点)批次:层次: 专业:学号:身份证号: 姓名:得分: 一、单项选择题(每小题1.5分,共27分) 1.对于平面桁架中的杆单元,每个节点在整体坐标系中的位移分量个数为()A.1 B.2 C.3 D.4 2.机电产品的平均失效率 (t),它表征了该产品工作到t时刻后() A.单位时刻内发生失效的概率 B.单位时刻内发生失效的产品数 C.的累积失效数与受试产品总数之比 D.的累积失效数与仍正常工作的产品数之比 3.应用四节点等参数单元时,由整体坐标系到自然坐标系单元的映射关系是()A.任意四边形→任意四边形 B.正方形→任意四边形 C.任意四边形→正方形 D.正方形→正方形 4.图示弹簧系统的总体刚度矩阵为()

5.现抽出60个产品进行可靠性试验,记录的数据如下表: 时间t (小时) 50 100 150 200 250 失效数?N f(个) 3 2 4 3 1 累积失效数N f(个) 3 5 9 12 13 仍正常工作数N S(个)57 55 51 48 47 则该产品的存活频率(200)为() A.0.00125 B.0.8 C.0.001 D.0.2 6.轴对称问题中,值等于零的应变是() A.γrθB.γrz C.εθD.εr 7.在任何一个单元内() A.只有节点符合位移模式 B.只有边界点符合位移模式 C.只有边界点和节点符合位移模式 D.单元内任意点均符合位移模式 8.表示机电设备的一般失效曲线(浴盆曲线)中,偶然失效期的失效密度f(t)服从()A.威布尔分布B.指数分布C.正态分布D.泊松分布 9.若强度r的概率密度函数为fr(r)=λr e r r -λ,则知其分布为()

数值分析课后题答案

数值分析 2?当x=1,—1,2时,f(x)=O, 一3,4,求f(x)的二次插值多项式。解: X 0 =1,x j = — 1,x 2 = 2, f(X。)= 0, f (xj = -3, f (x2)= 4; l o(x)=(x-xi^~x2\=-1(x 1)(x-2) (x o -X/X o _x2) 2 (x -x0)(x -x2) 1 l i(x) 0 2(x-1)(x-2) (x i ~x0)(x i ~x2) 6 (x—x0)(x—x,) 1 l2(x) 0 1(x-1)(x 1) (X2 -X°)(X2 - X i) 3 则二次拉格朗日插值多项式为 2 L 2(X)= ' y k 1 k ( x) kz0 = -3l°(x) 4l2(x) 1 4 =(x_1)(x—2) 4 (x-1)(x 1) 2 3 5 2 3 7 x x - 6 2 3 6?设Xj, j =0,1,||(,n 为互异节点,求证: n (1 )7 x:l j(x) =x k(k =0,1川,n); j=0 n (2 )7 (X j -x)k l j(x)三0 (k =0,1川,n); j £ 证明 (1)令f(x)=x k

n 若插值节点为X j, j =0,1,|l(, n,则函数f (x)的n次插值多项式为L n(x)八x k l j(x)。 j=0 f (n 十)(?) 插值余项为R n(X)二f(X)-L n(X) n1(X) (n +1)!

.f(n1)( ^0 R n(X)=O n 二瓦x k l j(x) =x k(k =0,1川,n); j :o n ⑵、(X j -x)k l j(x) j卫 n n =為(' C?x j(—x)k_L)l j(x) j =0 i =0 n n i k i i =為C k( -x) (、X j l j(x)) i =0 j=0 又70 _i _n 由上题结论可知 n .原式二''C k(-x)k_L x' i=0 =(X -X)k =0 -得证。 7设f (x) c2 la,b 1且f (a) =f (b)二0,求证: max f(x)兰一(b-a) max a $至小一*丘f (x). 解:令x^a,x^b,以此为插值节点,则线性插值多项式为 L i(x^ f(x o) x x f (xj X o —人x -X o X —X o x-b x-a ==f(a) f(b)- a - b x -a 又T f (a) = f (b)二0 L i(x) = 0 1 插值余项为R(x)二f (x) - L,(x) f (x)(x - X Q)(X - xj 1 f(x) = 2 f (x)(x -X g)(X -xj

数值计算方法试题一

数值计算方法试题一

数值计算方法试题一 一、 填空题(每空1分,共17分) 1、如果用二分法求方程043 =-+x x 在区间]2,1[内的根精确到三位小数,需对分( )次。 2、迭代格式)2(2 1 -+=+k k k x x x α局部收敛的充分条件是α取值在( )。 3、已知?????≤≤+-+-+-≤≤=31)1()1()1(2 110)(2 33x c x b x a x x x x S 是三次样条函数,则 a =( ),b =( ),c =( )。 4、)(,),(),(1 x l x l x l n 是以整数点n x x x ,,,10 为节点的Lagrange 插值基函数,则 ∑== n k k x l 0)(( ), ∑== n k k j k x l x 0 )(( ),当 2 ≥n 时 = ++∑=)()3(20 4 x l x x k k n k k ( )。 5、设1326)(2 4 7 +++=x x x x f 和节点,,2,1,0,2/ ==k k x k 则=],,,[1 n x x x f 和=?0 7 f 。 6、5个节点的牛顿-柯特斯求积公式的代数精度为 ,5个节点的求积公式最高代数精度为 。 7、{}∞ =0 )(k k x ?是区间]1,0[上权函数x x =)(ρ的最高项系数为1的正交多项式族,其中1)(0 =x ?,则 ?= 1 4 )(dx x x ? 。 8、给定方程组?? ?=+-=-2 21121b x ax b ax x ,a 为实数,当a 满足 ,且20<<ω时,SOR 迭代法收敛。

9、解初值问题 00 (,)()y f x y y x y '=?? =?的改进欧拉法 ?? ? ??++=+=++++)],(),([2),(] 0[111] 0[1n n n n n n n n n n y x f y x f h y y y x hf y y 是 阶方法。 10、设?? ?? ? ?????=11001a a a a A ,当∈a ( )时,必有分解式T LL A =,其中L 为下三角阵,当其对角线元素)3,2,1(=i l ii 满足( )条件时,这种分解是唯一的。 二、 选择题(每题2分) 1、解方程组b Ax =的简单迭代格式g Bx x k k +=+) () 1(收敛的充要条件是( )。 (1)1)(A ρ, (4) 1)(>B ρ 2、在牛顿-柯特斯求积公式: ?∑=-≈b a n i i n i x f C a b dx x f 0 )() ()()(中,当系数) (n i C 是负值时,公式的稳定性不能保证,所以实际应用中,当( )时的牛顿-柯特斯求积公式不使用。 (1)8≥n , (2)7≥n , (3)10≥n , (4)6≥n , x 0 0.5 1 1.5 2 2.5

数值计算方法复习题2

习题二 1. 已知,求的二次值多项式。 2. 令求的一次插值多项式,并估计插值误差。解:;,介于x和0,1决定的区间;,当时 3. 给出函数的数表,分别用线性插值与二次插值求的近似值,并估计截断误差。0.54667, 0.000470 ;0.54714,0.000029 4. 设,试利用拉格朗日余项定理写出以为节点的三次插值多项式。 5. 已知,求及的值。1,0 6. 根据如下函数值表求四次牛顿插值多项式,并用其计算和的近似值。, 7. 已知函数的如下函数值表,解答下列问题(1)试列出相应的差分表;(2)分别写出牛顿向前插值公式和牛顿向后插值公式。 解:向前插值公式向后插值公式 8. 下表为概率积分的数据表,试问:1)时,积分2)为何值时, 积分?。

9. 利用在各点的数据(取五位有效数字),求方程在0.3和0.4之间的根的近似值。0.3376489 10. 依据表10中数据,求三次埃尔米特插值多项式。 11.依据数表11中数据,利用基函数方法,构造四次埃尔米特插值多项式。 13. 将区间分成n等分,求在上的分段三次埃尔米特插值多项式, 并估计截断误差。 14、给定的数值表

用线性插值与二次插值计算In 0.54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。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 15、在-4< x W4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,

现代设计方法-习题集(含答案)

《现代设计方法》课程习题集 西南科技大学成人、网络教育学院 版权所有 习题 【说明】:本课程《现代设计方法》(编号为09021)共有单选题,计算题,简答题, 填空题等多种试题类型,其中,本习题集中有[ 填空题,单选题]等试题类型未进入。 一、计算题 1. 用黄金分割法求解以下问题(缩小区间三次)。 342)(m in 2+-=x x x f ,给定初始区间[][]3,0,=b a ,取1.0=ε。 2. 用黄金分割法求解以下问题(缩小区间三次) 32)(m in 2+=x x f ,给定[][],1,2a b =-,取1.0=ε 3. 用黄金分割法求解以下问题(缩小区间三次) 432+=x )x (f min ,给定[][]40,b ,a =,取10.=ε。 4. 用黄金分割法求解以下问题(缩小区间三次)。 12)(m in 3+-=x x x f ,给定初始区间[][]3,0,=b a ,取5.0=ε 5. 用黄金分割法求解以下问题(缩小区间三次)。 107)(m in 2+-=x x x f ,给定初始区间[][]3,0,=b a ,取1.0=ε 6. 用梯度法求解无约束优化问题: 168)(m in 22221+-+=x x x X f ,取初始点[]T X 1,1)0(= ,计算精度1.0=ε。 7. 用梯度法求解96)(m in 12221+-+=x x x X f ,[]T X 1,1)0(= ,1.0=ε。 8. 用梯度法求解44)(m in 22221+-+=x x x X f ,[]T X 1,1)0(=,1.0=ε 。

9. 用梯度法求解无约束优化问题:1364)(m in 222 121+-+-=x x x x X f ,取初始点[]T X 1,1)0(=,计算精度1.0=ε。 10. 用梯度法求解1212221422)(m in x x x x x X f --+=,[]T X 1,1)0(=,1.0=ε 。(请迭代两次) 11. 有三个可靠度均为0.9的子系统组成的并联系统,试比较纯并联及2/3[G]表决系统的可靠度。 12. 一个由2个子系统组成的系统,其可靠度指标为0.85,试按等同分配法分配子系统的可靠度:(1)组成串联系统,(2)组成并联系统。 13. 已知某零件的应力和强度均呈正态分布,零件强度:MPa 516=δμ(均值),MPa S 2.24=δ(标准差),应力:MPa 378=σμ(均值),Mpa S 5.41=σ(标准差),试计算零件的可靠度与失效概率。 14. 由应力分析表明,某零件所承受的应力是拉应力,可用正态分布来描述,MPa T 3500=μ,标准差MPa S T 400=。该零件在制造过程中所引起的残余应力也可用正态分布来描述,其均值MPa C 1000=μ,标准差MPa S C 150=。由强度分析表明,该零件的强度也服从正态分布,其均值MPa 5000=δμ。现要求出当保证该零件的可靠度不低0.999时,零件强度的标准差的最低值应为多少? 15. 由应力分析表明,某零件所承受的应力是拉应力,可用正态分布来描述,MPa T 3500=μ,标准差MPa S T 400=。该零件在制造过程中所引起的残余应力也可用正态分布来描述,其均值MPa C 1000=μ,标准差MPa S C 150=。由强度分析表明,该零件的强度也服从正态分布,其均值MPa 5000=δμ。现要求出当保证该零件的可靠度不低0.999时,零件强度的标准差的最低值应为多少?

数值计算方法习题答案(绪论,习题1,习题2)

引论试题(11页) 4 试证:对任给初值x 0, 0)a >的牛顿迭代公式 112(),0,1 ,2,......k a k k x x x k +=+= 恒成立下列关系式: 2112(1)(,0,1,2,.... (2)1,2,...... k k k x k x x k x k +-=≥= 证明: (1 )(2 2 11222k k k k k k k k x a x a x x x x x +-??-+=+= =? ?? (2) 取初值00>x ,显然有0>k x ,对任意0≥k , a a x a x x a x x k k k k k ≥+??? ? ??-=???? ??+=+2 12121 6 证明: 若k x 有n 位有效数字,则n k x -?≤ -1102 1 8, 而() k k k k k x x x x x 28882182 1-=-???? ??+=-+ n n k k x x 21221102 1 5.22104185 .28--+?=??<-∴>≥ 1k x +∴必有2n 位有效数字。 8 解: 此题的相对误差限通常有两种解法. ①根据本章中所给出的定理: (设x 的近似数* x 可表示为m n a a a x 10......021*?±=,如果* x 具有l 位有效数字,则其相对误差限为 ()11 * *1021 --?≤ -l a x x x ,其中1a 为*x 中第一个非零数) 则7.21=x ,有两位有效数字,相对误差限为

025.0102 21 111=??≤--x x e 71.22=x ,有两位有效数字,相对误差限为 025.0102 21 122=??≤--x x e 3 2.718x =,有两位有效数字,其相对误差限为: 00025.0102 21 333=??≤--x e x ②第二种方法直接根据相对误差限的定义式求解 对于7.21=x ,0183.01<-e x ∴其相对误差限为 00678.07 .20183 .011≈<-x e x 同理对于71.22=x ,有 003063 .071 .20083 .022≈<-x e x 对于718.23=x ,有 00012.0718 .20003 .033≈<-x e x 备注:(1)两种方法均可得出相对误差限,但第一种是对于所有具有n 位有效数字的近似数都成立的正确结论,故他对误差限的估计偏大,但计算略简单些;而第二种方法给出较好的误差限估计,但计算稍复杂。 (2)采用第二种方法时,分子为绝对误差限,不是单纯的对真实值与近似值差值的四舍五入,绝对误差限大于或等于真实值与近似值的差。 11. 解: ......142857.3722≈,.......1415929.3113 255≈ 21021 722-?≤-∴ π,具有3位有效数字 6102 1 113255-?≤-π,具有7位有效数字

现代设计方法部分习题与答案

第1章 1.何谓产品生命周期,简述其各个阶段。 产品生命周期(Product Life Cycle),简称PLC,是指产品的市场寿命,即一种新产品从开始进入市场到被市场淘汰的整个过程。PLC分为介绍期(Introduc- tion)、增长期(Growth)、成熟期(Mature)、衰退期(Decline)四个阶段. 2.简述现代设计所指的理论与方法有哪些。 3.简述产品开发的一般流程。 产品基本开发流程的6个阶段: 阶段0,计划:规划经常被作为“零阶段”是因为它先于项目的达成和实际产品开发过程的启动。 阶段1,概念开发:概念开发阶段的主要任务是识别目标市场的需要,产生并评估可替代的产品概念,为进一步开发选择一个概念。 阶段2,系统水平设计:系统水平设计阶段包括产品结构的定义、产品子系统和部件的划分 阶段3,细节设计:细节设计阶段包括产品的所有非标准部件及从供应商处购买的标准部件的尺寸、材料和公差的完整明细表,建立流程计划并为每一个即将在生产系统中制造的部件设计工具。 阶段4,测试和改进:测试和改进阶段包括产品的多个生产前版本的构建和评估。 阶段5,产品推出:在产品推出阶段,使用规划生产系统制造 第2章 1.简述功能分析法的设计步骤。 总功能分析、功能分析、功能元求解、求系统原理、解求最佳系统原理方案。

2. 什么是技术系统?举例说明技术系统应具有的分功能单元。 技术系统所具有的功能,是完成技术过程的根本特性。 从功能的角度分析,技术系统应具有下列能完成不同分功能的单元: ① 作业单元,完成转换工作; ② 动力单元,完成能量的转换、传递与分配; ③ 控制单元,接受、处理和输出控制信息; ④ 检测单元,检测技术系统各种功能的完成情况,反馈给控制单元; ⑤ 结构单元,实现系统各部分的连接与支承 切削加工中心的功能构成 第3章 1. 产品创新的概念是什么?产品创新在哪些诱导机制下完成的,举例说明。 产品创新:新产品在经济领域里的成功运用,包括对现有生产要素进行组合而形成新的产品的活动。全面地讲,产品创新是一个全过程的概念,就包括新产品的研究开发过程,也包括新产品的商业化扩散过程。 产品创新活动常常是在一定的诱导机制下完成的。通常,人们把这些机制归为两类:技术推动和市场拉动。前者是先有技术突破,然后出现创新;后者是先有市场需求,进而引导人们去从事某种创新。技术推动的创新过程可用图3-1表示。 产品创新的市场拉动机制:在有些产业领域,产品创新活动常常在本产业高潮之后才出现,即产业的需求在先,发明创新在后。市场拉动机制可用图3-2来概括。 2. 新产品开发组织和一般管理组织有哪些差异? 1. 新产品开发工作必须和现有的程序化工作分离,即应单独组织新技术开发、新产品开发等活动,尽量使它们在组织结构上、在权责上与现有的程序化工作发生较少的联系 2.从事新产品开发的组织必须具有充分的决策自主权 图3-1 技术推动的创新过程

数值计算方法试题集和答案

《计算方法》期中复习试题 一、填空题: 1、已知3.1)3(,2.1)2(,0.1)1(===f f f ,则用辛普生(辛卜生)公式计算求得 ?≈3 1 _________ )(dx x f ,用三点式求得≈')1(f 。 答案:, 2、1)3(,2)2(,1)1(==-=f f f ,则过这三点的二次插值多项式中2 x 的系数为 , 拉格朗日插值多项式为 。 答案:-1, )2)(1(21 )3)(1(2)3)(2(21)(2--------= x x x x x x x L 3、近似值*0.231x =关于真值229.0=x 有( 2 )位有效数字; 4、设)(x f 可微,求方程)(x f x =的牛顿迭代格式是( ); 答案 )(1)(1n n n n n x f x f x x x '--- =+ 5、对1)(3 ++=x x x f ,差商=]3,2,1,0[f ( 1 ),=]4,3,2,1,0[f ( 0 ); 6、计算方法主要研究( 截断 )误差和( 舍入 )误差; 7、用二分法求非线性方程f (x )=0在区间(a ,b )内的根时,二分n 次后的误差限为 ( 1 2+-n a b ); 8、已知f (1)=2,f (2)=3,f (4)=,则二次Newton 插值多项式中x 2系数为( ); 11、 两点式高斯型求积公式?1 d )(x x f ≈( ?++-≈1 )] 321 3()3213([21d )(f f x x f ),代数精 度为( 5 ); 12、 为了使计算 32)1(6 )1(41310-- -+-+ =x x x y 的乘除法次数尽量地少,应将该表 达式改写为 11 ,))64(3(10-= -++=x t t t t y ,为了减少舍入误差,应将表达式 19992001-改写为 199920012 + 。

数值计算方法计算习题

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(牛顿插值和拉格朗日插值) 2.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,并估算误差。 i x 0.4 0.5 0.6 0.7 )(i x f 0.38942 0.47943 0.56464 0.64422 3. 已知 i x -2 -1 0 1 2 )(i x f 4 2 1 3 5 求)(x f 的二次拟合曲线)(2x p ,并求)0(f '的近似值。 4. 数值积分公式形如 ?'+'++=≈1 )1()0()1()0()()(f D f C Bf Af x S dx x xf 试确定参数D C B A ,,,使公式代数 精度尽量高;(2)设]1,0[)(4 C x f ∈,推导余项公式?-=1 ) ()()(x S dx x xf x R ,并估计 误差。 5. 已知数值积分公式为: )] ()0([)]()0([2)(''20 h f f h h f f h dx x f h -++≈? λ,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。

6. 用复化Simpson 公式计算积分 ()? =1 0sin dx x x I 的近似值,要求误差限为 5105.0-?。 7. 已知012113,,4 2 4 x x x ===,给出以这3个点为求积节点在[]0.1上的插值型求积公 式。 8. 给出 900,cos ≤≤x x 的函数表,步长 )60/1(1='=h ,若函数具有5位有 效数字,研究用线性插值求x cos 近似值时的总误差界。 9. 求一个次数不高于4次的多项式)(x P ,使它满足0)0()0(='=P P , 1)1()1(='=P P ,1)2(=P 。 10. 单原子波函数的形式为bx ae y -=,试按照最小二乘法决定参数a 和b ,已 知数据如下: X 0 1 2 4 y 2.010 1.210 0.740 0.450 11. 分别用梯形公式和辛普森公式计算下列积分:? +1 02 4dx x x 。并估算误差。 12. 用矩阵的克劳特和克利特尔三角分解法求解方程组:??????? ??=??????? ????????? ??7173530103421101002014321x x x x

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