《数值分析》期末复习纲要

发布 2021-04-20 09:05:28 阅读 3291

第一章数值计算中的误差分析。

主要内容。一)误差分析。

1、误差的基本概念:

1)绝对误差:设是精确值,是其近似值,则称是近似值的绝对误差,简称误差。特点:可正可负,带量纲。

2)相对误差:称是近似值的相对误差,若精确值未知,则定义。

注: 由四舍五入得到的近似值,误差不超过最末位的半个单位(准确到最末位)。

2、有效数字的概念:p6;

3、算法的数值稳定性:

数值稳定的算法:初始数据所带有的误差在计算的过程中能得到有效控制,不至于因误差的过度增长影响计算结果的精度。

数值不稳定的算法:初始数据所带有的误差在计算的过程中得不到有效控制,以至于因误差的过度增长而使计算结果的精度大大降低。p11:例子。

二)算法设计的基本准则p11-15

应用实例:课堂练习,作业。

基本要求。1、掌握误差、有效数字等基本概念。

2、熟记算法设计准则,并能依据算法设计准则构造或选择计算公式。(参见课堂练习、作业)

第二章线性代数方程组的数值解法。

直接法:不计初始数据的误差和计算过程中的舍入误差,经过有限步四则运算求得方程组的精确解。

迭代法:先给出方程组解的某一初始值,然后按照一定的迭代法则(公式)进行迭代,经过有限次迭代,求得满足精度要求的方程组的近似解。

主要内容。一)直接法的基本模式:高斯顺序消去法。

基本思想:按照各方程的自然排列顺序(不交换方程),通过按列消去各未知元,将方程组化为同解的三角形方程组来求解。

求解过程:

应用实例:课堂例题;练习。

二)高斯列主元消去法。

基本思想:按列消元,但每次按列消元之前,先选取参与消元的。

方程首列系数,选取绝对值最大者,通过交换方程,使之成为主元,再进行消元。 (每一步消元之前先按列选取主元)

应用实例:课堂例题,作业。

三)迭代法基本原理:

1)将原方程组改写成如下等价形式:

2)构造相应的迭代公式:

3)任取一初始向量代入上述迭代公式,经迭代得到向量序列,如果该向量序列收敛于某一向量,即。

即为原方程组的解。在实际应用中,往往根据精度要求,进行有限次迭代,求得方程组满足。

精度要求的近似解。

四)雅可比(jacobi)迭代法。

迭代公式:五)高斯-塞德尔迭代法。

迭代公式:六)超松弛迭代法(sor迭代法)

迭代公式:应用实例:p56, 例1

四)向量范数和矩阵范数。

三种常见的向量范数:

常用的矩阵范数:p60

一般迭代公式收敛的充要条件和充分条件p62, 定理1,定理2

基本要求。1、能用高斯列主元消去法求解线性方程组。(参见例题,课堂练习,作业)

2、能建立三种常用迭代公式,明确三种迭代公式之间的联系。

3、能计算向量、矩阵范数。

4、掌握一般迭代公式收敛的充要条件和充分条件。

第三章解非线性方程的数值解法。

主要内容。一)解非线性方程的迭代法的基本原理,全局收敛定理p87:定理1的应用。

(二)牛顿法。

基本要求。1、能用全局收敛定理判定迭代公式收敛性(参见课堂练习,作业)

2、能建立牛顿迭代公式。

第五章插值法。

主要内容。一)插值多项式的定义及存在唯一性。

二)拉格朗日插值多项式:

公式: 余项:

(三)分段线性插值,余项:

四)牛顿插值多项式:差商的定义,差商表的建立,牛顿插值多项式的建立。

五)等距节点下的牛顿插值多项式:差分的定义,差分表的建立,等距节点下的牛顿插值多项式的建立。

六)信息不完备的埃尔米特插值问题,p166-p167

基本要求。1、能建立拉格朗日插值多项式、牛顿插值多项式、等距节点下的牛顿插值多项式。

2、熟悉拉格朗日插值余项公式,并能应用拉格朗日插值余项公式解决相关问题。

3、能解决信息不完备的埃尔米特插值问题。

第六章最小二乘法与曲线拟合。

主要内容。一)最小二乘原则:

二)最小二乘曲线拟合的基本步骤。

三)一次多项式拟合的法方程组。

基本要求。1、掌握最小二乘原则和最小二乘曲线拟合的基本步骤。

2、能进行一次多项式拟合。

第七章数值微积分。

主要内容。一)机械求积方法。

二)求积公式的代数精度定义及应用实例。

三)插值型求积公式。

四)等距节点下的插值型求积公式:n-c公式。

五)复化求积的基本思想。

复化梯形公式:

复化辛普生公式:

实例:课堂例题。

基本要求:1、能用复化梯形公式,复化辛甫生公式求积分近似值。(参见课堂例题)

2、判定数值求积公式具有几次代数精度;确定求积公式中的参数,使其代数精度尽量高。 (参见课堂例题、作业)

第八章常微分方程的数值解法。

1、单步法: 欧拉公式、欧拉预估校正公式。

基本要求:能用欧拉预估校正公式求解微分方程。

数值分析期末试题

信02数值分析期末试卷 2005.6.20 班级姓名分数。一 填空题 每空2分,共10分 1 计算正方形面积要使相对误差限为2 则边长l时相对误差限为 2 设求积公式是插值型的,其中为正整数,则其代数精度至少为 至多为 3 如果某方法的误差满足关系式,其中,并且该方法是收敛的,那么的范围是 4 四阶...

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一 填空题 分 1 设,则 13 2 对于方程组,jacobi迭代法的迭代矩阵是。3 的相对误差约是的相对误差的倍。4 求方程根的牛顿迭代公式是。5 设,则差商 1 6 设矩阵g的特征值是,则矩阵g的谱半径。7 已知,则条件数 9 8 为了提高数值计算精度,当正数充分大时,应将改写为。9 个求积节点...

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一。填空题 1.都是精确到小数点后 位,则的绝对误差为 相对误差为 2.则过三点的牛顿插值多项式为 3.如果迭代法收敛,其必要条件为 4.当n至少为时,其复合梯形公式截断误差不超过。二。计算题 1.已知 进行分解,在求解。2.已知 用最小二乘一次多项式拟合曲线。3.已知有四阶连续导数,求埃尔米特三次...