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1、上海海事大學2012-2013學年第 2 學期研究生 數值分析 課程考試試卷A(答案)學生姓名: 學號: 專業:一 填空題(每小格2分共28分)1. 利用Seidel迭代法求解Ax=b時,其迭代矩陣是;當系數矩陣A滿足 嚴格對角占優 時,Seidel迭代法收斂 。 x 0 1 2. 已知函數有數據 f 1 9 則其線性Lagrange插值多項式為 插值余項為 3. 求解常微分方程初值問題 的Euler二步法公式為, 它是2 階方法。4. 設則差商 3 05. 5個節點的Newton-Cotes數值求積公式的代數精度至少具有5 次,其最高代數精度為9 6. 對于非線性方程的Newton迭代法公式

2、為 ,它在方程根附近是 平方 階收斂的方法。 7. 反冪法是求可逆矩陣按模最小 特征值和特征向量的計算方法QR法是計算 可逆矩陣的所有 特征值和特征向量的計算方法 8. 二求在上的一次最佳一致逼近多項式,并估計誤差。 (已知) (7分) 解:上不變號,所以二端點為交錯點組點。故:而 ,所以所以誤差三 用代數精度確定求積公式的求積系數,并指出其具有的代數精度。(7分)已知,證明求積公式余項為:解: 具有二次代數精度。以作Hermite二次插值,得余項 四 設方程組系數矩陣可逆,其擾動方程組為證明 : 當時,有 和 成立(6分) 解: 由得故又, 五設是關于互異節點的Lagrange插值基函數,試

3、證明: (7分)解:設的n+1階導數存在,則有: 當時(), 所以 六設方程組Ax=b有唯一解,其等價變形構造的迭代格式為,如矩陣譜半徑,但B有一個特征值滿足,求證:存在初始向量,使得迭代產生的序列收斂于。 (7分)證明: 由, 對于B的一個特征值滿足,特征向量設為,故取初始向量,有,所以收斂于七在0,2上具有五階連續導數,已知,試用基函數構造法求Hermite插值多項式,使其滿足上列插值條件,并估計誤差。(7分) 解:解:; 插值余項:, ,,由得 又=,八給定函數函數,對于一切,存在,且,證明對于范圍內的任意定數,迭代過程均收斂于的根。 (7分)解:,,單調,根存在條件下必唯一。迭代函數,

4、有條件,可得故: , 所以 所以九設,1. 證明:中矩形求積公式截斷誤差2. 又設,試以此構造復合求積公式,并說明該復合求積公式是收斂的。(9分)解:1. 令f(x)=1,x 等式成立。 ,所以是1階代數精度因此:; 故: =2.又:分劃a,b2n等分,得:,k=1,2,n,得復合公式:所以:=其中:有:十 初值問題的解為,是由Euler法得出的數值解 證明:整體誤差 ,并說明其收斂性。 (7分)解:對任意固定值x0,取,所以,由Euler法=所以, 對任意固定點,的所以收斂。十一. 對于初值問題,試利用數值積分導出梯形公式,證明公式是具有是二階精度的。對于梯形公式求常微分方程數值解時,當試驗方程,為保證數值方法的絕對穩定性,確定其步長的限制

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