过程应用数学b作业

发布 2022-06-28 03:35:28 阅读 2861

实验题1. 已知直升飞机旋转机翼外形曲线部分坐标如下表:

及两端点的一阶导数值为。利用第一类边界条件的三次样条插值函数计算翼形曲线在x=2,30,130,350,515各点上的函数值及。

一、二阶导数近似值。

解:x=[0.520, 3.

1, 8.0, 17.95, 28.

65, 39.62, 50.65, 78, 104.

6, 156.6, 208.6, 260.

7, 312.5, 364.4, 416.

3, 468, 494, 507, 520];

> y=[5.288, 9.4, 13.

84, 20.20, 24.90, 28.

44, 31.10, 35, 36.9, 36.

6, 34.6, 31.0, 26.

34, 20.9, 14.8, 7.

8, 3.7, 1.5, 0.

2];> pp=spline(x,y)

pp = form: 'pp'

breaks: [1x19 double]

coefs: [18x4 double]

pieces: 18

order: 4

dim: 1

ans =

显示三次多项式在十八个阶段的各项系数。

> pp=csape(x,y,'complete',[1.86548,-0.046115])

pp = form: 'pp'

breaks: [1x19 double]

coefs: [18x4 double]

pieces: 18

order: 4

dim: 1

ans =

嵌入边界条件,得到在十八个阶段的三次多项式的各项系数。

xi=[2,30,130,350,515];

> yi=ppval(pp,xi)yi =

得到在x=2,30,130,350,515的函数值分别为y=7.8252,25.3862,37.

2138,22.4751,0.5427;y’=1.

4391,0.1315,-0.2977,-0.

1679,-70.35;y’’=0.1442,-0.

0078,-0.0026,-0.0002,0.

0060

fnplt(pp)图如下:

整理结果为:

实验题2. 应用数值积分方法近似计算圆周率。

1). 用复化simpson求积公式计算,要求具有9位有效数字,问相应的步长h要取多少?试做出步长h的先验(预先)估计。利用选择好的步长计算,观察数值结果与先验估计是否符合;

2). 用romberg求积公式计算积分近似值(精度要求同前);

3). 用复化gauss公式作近似积分,即将等分为n个小区间,,,在每个子区间内应用2点gauss公式,则有。

其中。试对步长h作先验估计(精度要求同前),然后利用上式近似积分。

解:要知其阶段步长h,根据阶段误差公式: =

1)复化公式的余项估计,=≤

即采用复化要求具有9位有效数字,至少要取35个点,则。

先求函数f(x)的四阶导数:

> f='4/(1+x^2)';

> f1=diff(f,'x',4)

f1 =96/(x^2 + 1)^3 - 1152*x^2)/(x^2 + 1)^4 + 1536*x^4)/(x^2 + 1)^5

复化辛普森程序:

> syms x

f=inline('(4/(1+x^2))'x');

f2=inline('(96/(x^2 + 1)^3 - 1152*x^2)/(x^2 + 1)^4 + 1536*x^4)/(x^2 + 1)^5)',x');

f3='-96/(x^2 + 1)^3 - 1152*x^2)/(x^2 + 1)^4 + 1536*x^4)/(x^2 + 1)^5)'

e=1*10^(-9

a=0b=1

x1=fminbnd(f3,0,1

for n=2:100000

rn=-(b-a)/180*((b-a)/(2*n))^4*f2(x1) ;

if abs(rn) break

endend

h=(b-a)/n

sn1=0 ;

sn2=0 ;

for k=0:n-1

xk=a+k*h ;

xk1=xk+h/2 ;

sn1=sn1+f(xk1) ;

sn2=sn2+f(xk) ;

endsn=h/6*(f(a)+4*sn1+2*(sn2-f(a))+f(b));

z=exp(2);

rn=sn-z

format long;fprintf('sn=')

disp(sn)

fprintf('n=')

disp(n

fprintf('rn=')

disp(rn)

计算结果如下:

sn= 3.141592653589789

n= 76rn= -4.247463445340861

2) 调用程序计算定积分:

a=0;b=1;n0=1;e=1e-9;

format long;[s1,n]=romberg('fun553',a,b,n0,e),format short

计算结果为:s1 =3.141592653589723

n =73)余项估计:

命令窗口输出结果:ans =

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2米,直径17.4米。当水塔内水位降低到约8.

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