数值分析报告(计算方法)总结材料

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1、实用文案第一章绪论误差来源:模型误差、观测误差、截断误差(方法误差)、舍入误差εx=

2、x-x*

3、是x*的绝对误差,e=x*-x是x*的误差,εx=x-x*≤ε,ε为x*的绝对误差限(或误差限)er=ex=x*-xx为x*的相对误差,当

4、er

5、较小时,令er=ex*=x*-xx*相对误差绝对值得上限称为相对误差限记为:εr即:er=

6、x*-x

7、x*≤εx*=εr绝对误差有量纲,而相对误差无量纲若近似值x*的绝对误差限为某一位上的半个单位,且该位直到x*的第一位非零数字共有n位,则称近似值x*有n位有效数字,或说x*精确到该位。例:设x=π=3.141

8、5926…那么x*=3,ε1x=0.1415926…≤0.5×100,则x*有效数字为1位,即个位上的3,或说x*精确到个位。科学计数法:记x*=±0.a1a2⋯an×10m其中a1≠0,若x-x*≤0.5×10m-n,则x*有n位有效数字,精确到10m-n。由有效数字求相对误差限:设近似值x*=±0.a1a2⋯an×10m(a1≠0)有n位有效数字,则其相对误差限为12a1×101-n由相对误差限求有效数字:设近似值x*=±0.a1a2⋯an×10m(a1≠0)的相对误差限为为12(a1+1)×101-n则它有n位有效数字令x*、y*是x、y的近

9、似值,且

10、x*-x

11、≤ηx、

12、y*-y

13、≤η(y)1.x+y近似值为x*+y*,且ηx+y=ηx+η(y)和的误差(限)等于误差(限)的和2.x-y近似值为x*-y*,且ηx+y=ηx+η(y)3.xy近似值为x*y*,ηxy≈x**ηy+y**η(x)4.η(xy)≈x**ηy+y**η(x)

14、y*

15、21.避免两相近数相减2.避免用绝对值很小的数作除数3.避免大数吃小数4.尽量减少计算工作量标准文档实用文案第二章非线性方程求根1.逐步搜索法设f(a)<0,f(b)>0,有根区间为(a,b),从x0=a出发,按某个预定步长(例如h=(b-a)/N)

16、一步一步向右跨,每跨一步进行一次根的搜索,即判别f(xk)=f(a+kh)的符号,若f(xk)>0(而f(xk-1)<0),则有根区间缩小为[xk-1,xk](若f(xk)=0,xk即为所求根),然后从xk-1出发,把搜索步长再缩小,重复上面步骤,直到满足精度:

17、xk-xk-1

18、0.将[a0,b0]对分,中点x0=((a0+b0)/2),计算f(x0)。对于给定精度ε,即b-a2k<ε,可得所需步数k,k>[l

19、nb-a-ln⁡(ε)ln23.比例法一般地,设[ak,bk]为有根区间,过(ak,f(ak))、(bk,f(bk))作直线,与x轴交于一点xk,则:x=a-f(a)fb-f(a)*(b-a)1.试位法每次迭代比二分法多算一次乘法,而且不保证收敛。2.比例法不是通过使求根区间缩小到0来求根,而是在一定条件下直接构造出一个点列(递推公式),使该点列收敛到方程的根。——这正是迭代法的基本思想。事先估计:

20、x*-xk

21、≤L1-L

22、x1-x0

23、事后估计

24、x*-xk

25、≤11-L

26、xk+1-xk

27、局部收敛性判定定理:设x*为方程x=φx的根,φ(x)'在x*的

28、某一邻域内连续,且φ(x*)'<1,则该迭代局部收敛局部收敛性定理对迭代函数的要求较弱,但对初始点要求较高,即初始点必须选在精确解的附近Steffensen迭代格式:xk+1=φ(xk)xk+1=φ(xk+1)xk+1=xk-(xk+1-xk)2xk+1-2xk+1+xk标准文档实用文案Newton法:xk+1=xk-f(xk)f'(xk)Newton下山法:xk+1=xk-λf(xk)f'(xk),λ是下山因子弦割法:xk+1=xk-fxk*(xk-xk-1)fxk-f(xk-1)抛物线法:令t=x-xk,h0=xk-2-xk,h1=xk-1-x

29、k,可化为yt=at2+bt+c其中:a=fxk-2-c*h1-fxk-1-c*h0h1*h02-h0*h12b=fxk-1-c*h02-fxk-2-c*h12h1*h02-h0*h12c=f(xk)则:xk+1=xk+-2cb+b2-4ac,b>0xk+2cb+b2-4ac,b≤0设迭代xk+1=g(xk)收敛到g(x)的不动点(根)x*设ek=xk-x*若limk→∞ek+1ekp=C,则称该迭代为p(不小于1)阶收敛,其中C(不为0)称为渐进误差常数第三章解线性方程组直接法列主元LU分解法:计算主元Si=aik-r=1k-1lirurk,i=

30、k,k+1…n选主元Sik=maxk≤i≤nSiu1j=a1j,(j=1,2…n)li1=ai1u11,(i=2,3…n)

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