数值分析课后题答案

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1、数值分析第二章2.当%=1,-1,2时,/(幻=0,-3,4,求/(%)的二次插值多项式。解:~=一1,又2=2,/•Uo)=0,/(x,)=-3,/(X2)=4;AO)/,(x)(a:-x,)(x-%2)(x0-x,)(x0-x2)(x-%0)(x-x2)一了(x+l)(x-2)(x2-x0)(x2-x,)3则二次拉格朗H插值多项式为2k=()=-3/0(%)+4/2(x)14=--(x-l)(x-2)+-(x-l)(x+l)厶J6.设=0,1,…,n为互异节点,求证:⑴三乂(众=0,1,…,《);

2、7=0(2)[(%)-%)A7y(x)=0(k=0,1,•••,/?);y=o证明(1)令/(X)=xk若插值节点为七,./=0,1,…,Z1,则函数/U)的n次插值多项式为L/x)=y=o插值余项为/?„(%)=/⑶—人⑺=又•••k»))/=oy=o又•/0

3、.得证。7设/(X)EC2[6Z,/7]且f⑻=/(/?)=0,求证:max

4、/(x)

5、<

6、(^-fz)2maxfx).解:令&=«,;=/?,以此为插位节点,则线性插位多项式为x-x04⑺=/(■¥())A义1+/(;)义%°、x-b,nxx-a==f(a)—-+/(/?)——a-bx-a又•••/⑻=fib)=0/.L,(x)=0插值余项为R{x)=/O)-L,(x)=丄)(%-%,)又•••(x-x0)(x-x{)=^(x,-x0)2=-(b-a)24...max

7、/(%)

8、<

9、(/?-t

10、z)2max

11、/7^)

12、.8.在-上给出/(x)=Z的等距节点函数表,若用二次插值求的近似值,要使截断误差不超过1(T6,问使用函数表的步长h应取多少?解:若插值节点为和%/+1,则分段二次插值多项式的插值余项为R2M=^广(f)(x-h)u-a...

13、A⑴

14、幺!(x—么)(x-…)Cr-xf+1)max

15、广⑴

16、设步长为h,即=x,-/z,x,.+1=x;+Zz27若截断误差不超过Iff6,则

17、/?2(x)

18、<10-6A—Z/l^lO-627/./z<0.0065.9.若x,=2",求及54y„.,解

19、:根据向前差分算子和中心差分算子的定义进行求解。A4Xr=(£-D4X,7=04=S(-Dy7=047=0(2-D4X,4J,4、♦J4JyE4—jy”y4+•卜J24一八X,巧,,二(P-£2)4凡=(£2)4(E-1)4X?=X,-2n"一216./(又)=义7+%4+3又+1,求厂[2°,2

20、,...,27]及厂[2°,2

21、,...,28]。解:•••/(x)=x7+x4+3x+1则/[x0,w,,]=’y)n.-.f[x0,xv---,x1]=f=^=/[W",x8]:’8F)=019.求

22、一个次数不高于4次的多项式P(x),使它满足p(0)二^(0)=0,P(l)=^(1)=0,P(2)=0解法一:利用埃米尔特插值可得到次数不高于4的多项式X。=0,a=1^0=°^,=1n}=0,^=1I1%w=Sw⑴+Z仍/A(x)片);=0^z0(x)=(l-2=(l+2x)(x-l)2a^x)=(1-2^—^)(^—^)2JV「XOx,-x0=(3—2x)x2/?0(x)=x(x-l)2^,(x)=(x-l)x2•••H3(x)=(3-2x)x2+(x-l)x2=-x3+2x2设P(x)=H3

23、(%)+A(x-x0)2(x-%,)2其中,A为待定常数•••P(2)=1•••P(x)=—x^+2%2+Ax2(x—I)**.•人丄4从而P(x)=-x2U-3)24解法二:采用牛顿插值,作均差表:xi/(人)一阶均差二阶均差00111210-1/2p(x)=p(xQ)+(%-x0)f[xQ,%,]+(%-%0)(%-%,)/[x0,x,,x2]+(/I+Bx)(x-x0)(x-%,)(x-x2)=0+x+x(x—1)(一1/2)+(A+Sx)x(x—l)(x—2),,AzzRzz一又由所以//(0

24、)=0,/(1)=1,得八4’4’pM二丁(又-3)2.4第四章1.确定下列求积公式中的特定参数,使其代数精度尽量髙,并指明所构造出的求积公式所具有的代数精度:⑴f⑶A)/(o)+c2h(2)J_o/if(x)dx«A.JC-A)+4/(0)+4/(/2);f(x)dx^[/(-l)+2/(%,)+3/(x2)]/3;(4)^M/(0)+/(州/2+M2[/(0)-/(/z)l;解:求解求积公式的代数精度时,应根据代数精度的定义,即求积公式对于次数不超过

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