《数值计算方法》试题集及答案(1-6) 2

绝世美人儿
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2021年02月13日 18:37
最佳经验
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-

2021年2月13日发(作者:老子说歌词)


《计算方法》期中复习试题



一、填空题:



1




f


(


1


)



1< /p>


.


0


,


f


(


2


)


< p>
1


.


2


,


f


(


3


)


1


.


3






普< /p>









< p>






1


3


f

(


x


)


dx



_________


,


用三点式求 得


f



(


1< /p>


)


















答案:


2 .367



0.25


2


2



f


(

< br>1


)




1


,


f


(


2


)



2


,


f


(


3


)



1


,则过这三点的二次插值多项式中


x


的系数为









拉格朗日插值多项式为




























L


2


(


x


)



1


1


(


x



2


)(


x



3


)


2


(


x



1


)(


x



3


)



(


x



1


)(


x



2


)


2

< p>
2



答案:


-1





3


、近似值


x


*



0.231

关于真值


x



0

< br>.


229



(



2



)


位有效数字;


4


、设


f


(


x


)


可微


,


求方程


x



f


(


x


)


的牛顿迭代格式是


(











)




x


n



1



x


n



x


n



f


(

< br>x


n


)


1



f



(


x


n


)



答案< /p>


3


5


、对


f


(


x


)



x



x



1


,


差商


f


[


0


,


1

,


2


,


3


]



(




1




)< /p>


,


f


[


0


,


1


,


2

< p>
,


3


,


4


]



(




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< /p>


(


a


,


b


)


内的根时,二分


n


次后的误差限为


b



a


n



1


(





2








)




8



已知


f


(1)< /p>



2



f


(2)



3



f


(4)



5.9< /p>



则二次


Newton

< br>插值多项式中


x


2


系数为


(




0.15



)




11




两点 式高斯型求积公式



0


度为

< p>
( 5 )




y



10



3


4


6




x



1


(

< br>x



1


)


2


(


x



1


)


3



的乘除 法次数尽量地少,


应将该表


1


x



1



,为了减少舍 入误差,应将表达式


1


f


(

< p>
x


)


d


x



(



0

1


1


3



1


3



1


f< /p>


(


x


)


d


x



[


f

< p>
(


)



f


(


)]


2


2

< br>3


2


3



)



代数精


12



为了使计算



达式改写为



y



10



(


3



(


4


< /p>


6


t


)


t


)


t


,


t

< p>


1



2


2001



1999


改写为





200 1



1999






3


13



< /p>


用二分法求方程


f


(

x


)



x



x



1


< /p>


0


在区间


[0,1]

内的根


,


进行一步后根的所在区间





0.5



1





,


进行两步后根的所在区间为





0.5



0.75









14




计算 积分



0


.


5


1


x


d


x


,



4


位有效数字 。用梯形公式计算求得的近似值为




0.4268




用辛卜生公式计算求得的近似值为




0.4309


,梯形公式的代数精度为




1


,辛卜


生公式的代数精度为




3





15




设< /p>


f


(


0


)



0


,


f

< p>
(


1


)



16


,


f


(

< br>2


)



46

,



l


1


(


x


)






l


1


(


x


)




x


(


x



2


)





f


(


x


)


的二次牛顿


插 值多项式为




N

2


(


x


)



16


x



7


x


(


x



1


)





f


(


x


)


d


x




A


k


f


(


x


k

< br>)



a


k



0


16




求积公式


的代数精度以


(



高斯型




)


求积公式为最高,具



(




2


n



1






)


次代数精度。



17




已知


f


(1)=1,


f


(3)=5,


f


(5)=-3,


用辛普生求积公式求



1

< br>5


b


n


f


(


x


)


d


x


≈(




12




)




18





f


(1)=1




f


(2)=2



f


(3)=0


,用三点式求


f



(


1


)



(





2.5



)




3


19


、如果用二分法求方程


x



x



4

< br>


0


在区间


[

< br>1


,


2


]


内的根精确到三位小数,需对分







10




)次。




x


3


0



x



1



S


(


x


)




1


3

< br>2


(


x



1


)



a


(


x



1


)



b


(


x



1


)



c


1



x

< br>


3




2


20


、已知


是三次样条函数,则< /p>



a


=(




3





)



b


=






3








c


=






1









21< /p>



l


0


(


x


),


l


1


(


x


),


< p>
,


l


n


(


x


)


是以整数点


x

< p>
0


,


x


1


,



,


x

n


为节点的


Lagrange


插值 基函数,则




l

k



0


n


k



0


n


k< /p>


(


x


)



4


k


(


1


)




x

< p>
l


k



0


n


k


j


(

x


k


)



(


x


j



)< /p>




n



2



4


2

< p>
(





x



x


< br>3







)




22< /p>


、区间



a


,< /p>


b



上的三次样条插值函数


S


(


x


)

< br>在



a


,


b



上具有直到


_____2___ __


阶的连续导



(

< br>x


2



x


k



3


)


l


k


(


x


)



数。




1


)



< p>



使















23







f


(

< p>
x


)



x



1



x



(


x



1


f



x< /p>




x



1



x













24


、若 用二分法求方程


f



x




0


在区间


[1,2]


内的根,要求精确到第


3

< br>位小数,则需要对


2





10








次。



< /p>


2


x


3


,


0



x


< p>
1


S



x





3

2



x



ax



bx



c


,


1



x< /p>



2



3


次样条函数,则



25


、设


a=



3



, b= -3




, c=




1






26< /p>


、若用复化梯形公式计算



0

< p>
477


个求积节点。



1


e


x


dx


,要 求误差不超过


10


,利用余项公式估计,至少用








6


4


f


(


x


)



3


x



2


x



1

< br>,则差商


f


[


2


,


4


,


8

,


16


,


32

]











3













27


、若


1


2


f


(


x


)


d



x


[


1



(


f



8

< br>)


0


f



(



)


1


f


(


)


]




1


9


28





< p>
















2












选择题



1


、三点的高斯求积公式的代数精度为


(



B



)









A




2








B



5








C




3













D




4


2


、舍入误差是


(



A



)


产生的误差。



A.



只取有限位数









B


.模型准确值与用数值方法求得的 准确值



C




观察与测量











D


.数学模型准确值与实际值





3



3.141580


是π的有


(



B



)


位有效数字的近似值。







A




6












B




5











C




4












D




7




4


、用



1+


x


近似表示


e


x


所产生的误差是


(





C





)


误差。



A




模型









B




观测










C




截断










D




舍入






x


3




5


、用


1+


3


近似表示


1



x


所产生的误差是


(



D



)


误差。




A




舍入









B




观测









C




模型









D




截断




6< /p>



-324



7 500


是舍入得到的近似值,它有


(



C



)


位有效数字。








A




5









B




6








C




7









D




8


7


、设


f


(-1)=1,


f


(0)=3,


f


(2)=4,


则抛物插值多项式中


x


2

的系数为


(



A



)





A





0



5








B




0



5







C




2








D




-2



8


、三点的高斯型求积公式的代数精 度为


(



C



)










A




3








B




4








C




5








D




2


9



( D )



3


位有效数字是


0.236


×


102




(A) 0.0023549


×


103



(B) 2354.82


×


10



2





(C) 235.418



(D)


235.54


×


10



1


10



用简单迭代法求方程


f(x)=0


的实根,


把方程


f(x) =0


表示成


x=


(x)




f(x)=0


的根是


3



(



B



)





(A) y=



(x)



x


轴交点的横坐标













(B)


y=x



y=



(x)


交点的横坐标



(C) y= x



x


轴的交点的横坐标












(D) y=x

< br>与


y=



(x)


的交点



11


、拉格朗日插值多项式的余项是


( B



),


牛顿插值多项式的余项是


( C



)




(A) f(x,x0,x1,x2,…,xn)(x



x1)(x



x2)…(x

< br>-


xn



1)(x



xn)




f


(


n


< br>1


)


(



)


R


n


(


x


)



f


(


x


)



P


n


(


x


)



(


n


< br>1


)!




(B)


(C)


f(x,x0,x1 ,x2,…,xn)(x



x0)(x



x1)(x



x2)…(x



xn



1)(x



xn)




(D)



f


(


n



1


)< /p>


(



)


R


n


(


x


)

< p>


f


(


x


)



P


n

(


x


)




n



1


(< /p>


x


)


(


n



1


)!



12



用牛顿切线法解方程

f(x)=0



选初始值


x0


满足


(



A




),


则它 的解数列


{xn}n=0,1,2,



一定收敛到方程


f(x)=0


的根。



(


A


)


f


(


x


0


)


f




(


x


)



0

< br>(


B


)


f


(


x


0


)


f



(


x


)



0


(


C


)


f


(


x


0


)


f


< br>


(


x


)



0


(


D


)


f


(


x


0


)


f



(


x


)



0



13


、为求方程


x3



x2



1=0< /p>


在区间


[1.3,1.6]


内的一个根, 把方程改写成下列形式,并建


立相应的迭代公式,迭代公式不收敛的是

< br>(A



)




x


2



(A)


1


,


迭代公式


:


x< /p>


k



1



x



1


1

< p>
x


k



1




x


1



(B)


1

1


,


迭代公式


:

< br>x



1



k



1


2


x


2


x


k



3


2


2


1


/


3


x



1



x


,

< br>迭代公式


:


x



(


1



x

)



k



1


k


(C)


(D)

x



1



x


,


迭代公式


:


x


k



1


b


3


2


2


x


k



1



2


x


k



x


k



1

< br>



14


、在牛顿


-


柯特斯求积公式:


a


f< /p>


(


x


)


dx



(


b



a


)



C


i


(


n


)

< br>f


(


x


i


)


i



0


n


(


n


)


C


i


中,当系数


是负值时,

< br>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


< p>
n



8






2


n



7






3< /p>



n



10







4



n



6




23


、有下列数表



x


0


0.5


1


1.5


2


2.5


f(x)


-2


-1.75


-1


0.25


2


4.25


所确定的插值多项式的次数是(















1


)二次;






2


)三次;






3


)四次;






4


)五次



4



4


15


、取


3



1< /p>


.


732


计算


x



(


3



1


)


,下列方法中哪种最好?(

< p>







16


16


2


2


4


(A)


28



16


3






(B)


(


4



2


3


)







(


C


)


(< /p>


4



2


3


)







(D)


(


3



1


)< /p>





x


3


0



x

< p>


2


S


(


x


)



3



2


(


x



1


)


< /p>


a


(


x



2


)



b

< p>
2



x



4










a


,


b< /p>





26





(









) < /p>


(


A


)6



6









(B)6



8


;< /p>









(C) 8



6










(D)8



8




16


、由下列数表进行


Newton


插值, 所确定的插值多项式的最高次数是(








3.5


x


i



1.5


2.5








f


(


x


i


)



11.5


-1


0.5


2.5


5.0


8.0


(A)


5











(B)


4











(C)


3











(


D


)


2




f


(


x


)


dx



A


1


f

< p>
(


x


1


)



A


2


f

(


x


2


)



A


3


f


(< /p>


x


3


)


17


、形如



a


的高斯 (


Gauss


)型求积公式的代数精


度 为(








(A)


9











(B)


7











(


C


)


5











(D)


3




b


18


、计算


3


的< /p>


Newton


迭代格式为


(






)


x


x


x< /p>


x


3


3


2


3


x


k


< p>
1



k



x


k



1


k



x


k



1



k< /p>



x


k



1



k


< p>
2


x


k



(


B


)


2

2


x


k



(C)


2


x


k



(D)


3


x

k
















(A)


1





10



3


3


2


2


19


、用二分法求方程

< br>x



4


x



10



0


在区间


[


1


,


2


]


内的实根,要求误差限为



则对分次数至少为


(






)



(


A


)10









(B)12










(C)8










(D)9




20




l< /p>


i


(


x


)


是以


x


k



k


(


k



0


,


1


,

< br>,


9


)


为节点的


Lagrange


插值基函数,


k



0


(A)

x












B



k












C



i












D



1





33


< p>
5


个节点的牛顿


-


柯特斯 求积公式,至少具有


(






)


次代数精度



(


A


)5









(B)4










(C)6










(D)3





kl


(


k< /p>


)



i


9


(






)



x< /p>


3


0



x



2


S


(

< p>
x


)




3



2


(

x



1


)



a


(


x


< /p>


2


)



b


2



x


< p>
4


是三次样条函数,则


a


,


b


的值为


(






)


21


、已知


(


A


)6



6









(B) 6



8










(C)8



6










(D)8



8




3


35


、已知方程


x



2


x



5



0



x



2


附近有根,下列迭代格式中在


x


0



2


不收敛的是


(






)


3


5< /p>


2


x


k



5


x



2

< p>


x



k



1


k


1


3


2


3


2


x



5


x< /p>



x


x



x



x


< p>
5


3


x


k



1


k


k

k


k


k



2




(A)




(B)




(


C


)


k



1




(D)


22


、由下列数据



0


1


2


3


4


x



1


2


4


3


-5


f


(


x


)



确定的唯一插值多项式的次数为


(






)


(


A


) 4









(B)2










(C)1










(D)3




5



23



5


个节点的


Gauss


型求积公式的最高代数精度为


(






)


(A)8









(


B


)9










(C)10










(D)11




三、是非题(认为正确的在后面的括弧中打



,否则打





1

< p>


2





m


)


,

用最小二乘法求


n


次拟合多项式


P


n


(


x


)


时,


1


、已知观察值


(


x


i



y


i


)


(


i



0



P


n


(


x


)


的次数


n


可以任意取。
























(





)


x


2< /p>


2


、用


1-


2< /p>


近似表示


cos


x


产生舍入误差。

























(





)


(


x


< /p>


x


0


)(


x



x


2


)


3



(


x


1



x


0

< br>)(


x


1


x


2


)


表示在节点


x


1


的二次


(


拉格朗日


)


插值基函数。




(






) < /p>


4


、牛顿插值多项式的优点是在计算时,高一级的插值多项式可利 用前一次插值的结果。












(






)




3< /p>


1


1






2


5

< p>
3





1


2


5



具有严格对角占优。






















(





)


5< /p>


、矩阵


A


=


< /p>



四、计算题:




1


1


f


(


x


)


dx



A


[


f

< p>
(



1


)



f


(


1

)]



B


[


f


(



)



f


(


)]


< /p>



1


2


2


的代数精度尽量


1


、求


A



B


使求积公式

< br>1



,


并求其代数精度;利用此 公式求


2


答案:


f

(


x


)



1


,


x


,


x< /p>


是精确成立,即



I



2


1


1


dx


x


(


保 留四位小数


)




2


A



2


B



2


< /p>


1


2



1


8


2


A


< p>
B



A



,


B



2


3








9


9



1


8


1


1


f


(


x


)


dx



[


f


(


1


)



f


(


1


)]



[


f


(



)



f


(


)]




1


9

< p>
9


2


2


求积公式为



1


2


1

< p>
3


4



f


(


x


)


x


时,公式显然精确成立;当


f


(


x


)



x


时,左


=


5


,右< /p>


=


3


。所以代


数 精度为


3




6




1







2


、已知



2


1


t



2


x



3


1


1


1


1


1


8


1


1


dx




dt


< br>[



]



[



]



1


t



3


x


9



1



3


1



3


9



1


/

< br>2



3


1


2



3



9 7



0


.


6< /p>


9


2


8


6


140



x


i



f


(


x


i


)



1


2


3


6


4


5


5


4


分别用拉格朗日插值法和牛顿 插值法求


f


(


x


)


的三次插值多项式


P


3

< p>
(


x


)


,并求

< p>
f


(


2


)


的近似值(保留四位小数)




答案:


L


3


(


x


)



2


(


x



3


)(< /p>


x



4


)(


x



5


)


(


x



1


)(


x



4


)(


x



5

< br>)



6


(


1



3


)(


1



4


)(


1



5


)


(


3



1


)(


3



4


)(


3



5


)








5


(


x



1


)(


x



3


)(


x



5


)


(


x



1

< br>)(


x



3

)(


x



4


)



4


(


4



1


)(


4< /p>



3


)(


4



5


)


(


5



1


)(

< p>
5



3


)(


5



4


)

< br>







差商表为



x


i



1


3


4


5







y


i



2


6


5


4


一阶均差




2


-1


-1


二阶均差





-1


0


三阶均差






1


4



P


3


(


x


)



N


3


(


x


)


< br>2



2


(


x



1


)



(


x



1


)(


x



3


)



1


(

< p>
x



1


)(


x



3


)(


x



4


)

4









f


(


2


)



P


3


(


2


)



5


.

< br>5





5


、已知



x


i



f


(


x


i


)



-2


4


-1


2


0


1


1


3


2


5



f


(< /p>


x


)


的二次拟合曲线

p


2


(


x


)


,并求


f



(


0


)


的近似值。


答案:解:



i




x


i



y


i



x


i


2



x


i


3



x


i


4



x


i


y


i



x


i


2


y


i



7


0


1


2


3


4


-2


-1


0


1


2



0


4


2


1


3


5


15


4


1


0


1


4


10


-8


-1


0


1


8


0


16


1


0


1


16


34


-8


-2


0


3


10


3


16


2


0


3


20


41




5


a


0



10


a


2


< /p>


15



10


a< /p>


1



3




10


a



34


a



41


2


正规方程组为












0



10< /p>


3


11


,


a


1



,


a


2



7


10

< p>
14



10


3

< p>
11


3


11


< p>
(


x


)



p


2


(


x

)




x



x


2


p


2< /p>



x


7


10


14






10


7









3



(


0


)



f



(


0


)



p


2

< br>10



a


0


6


、已知


sin


x


区间


[0.4


< p>
0.8]


的函数表



x


i



0.4










0.5











0.6











0.7










0.8


y


i



0.38942






0.47943







0.56464







0.64422






0.71736


如用二次插值求


sin


0


.< /p>


63891


的近似值,


如何选择节点才能 使误差最小?并求该近似


值。



答案:解:



应选三个节点,使误差








|


R


2


(


x


)


|



M


3


|


< br>3


(


x


)


|


3


!



尽 量小,即应使


|



3

< br>(


x


)


|


尽量小,最靠近插值点的三个节点满足上述要求。即取节点


{


0


.


5


,


0< /p>


.


6


,


0


.


7


}


最好,实际计 算结果



sin


0

.


63891



0


.


596274










sin


0


.


63891



0


.


596274



1


(


0


.

63891



0


.


5


)(


0


.

< br>63891



9



0


.


6


)(


0


.


63891


< p>
0


.


7


)


3


!



0

.


55032



10



4




8

-


-


-


-


-


-


-


-