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1、一、算法设计方案1、解非线性方程组首先将x,y当作已知的常数,求解四个未知数t,u,w,Uo利用Newton法(简单迭代法不收敛)求解非线性方程组,得到与x,y对应的向量t,uo求解步骤:1)>选取初始向量{t,u,v,w}={l,1,1,1};2)、计算咐>)和F'0);3)、解关于心伙)的线性方程组(调用Doolittle分解法求解此线性方程组);4)、若HIL/
2、
3、卅)II",则取X*"®;否则转5;5)、计算兀"+D=jv(“)+Ax⑷;题冃中Newton法迭代公式为:「一0.3sinx®111「时厂0.5COS兀$)+兀2“)+兀3⑹+兀伙)—X-—2.6710.5cos勺伙)
4、11时)护)+0.5sinx2⑷+屮)+兀4®-丹_1.070.51-sin寸)1时)0.5西⑷+兀2伙)4-cosx3a,+x4(A)•-x.-3.7410.51cosx4a)Xyk)+0.5x2(A>+x3M)+sinx4(A)-■yj-0.79口屮坷=0.08Z,yj=0.5+0.05j(i=0,1,2,…,10;丿=0,1,2,...20)2、分片二次代数插值解题思路:由1得到的x,y和t,u的映射表,f(t(x,y),u(x,y)),即求得f(x,y)。但由于得到的t,u不可能正好是题日提供的二维数表屮的值,需耍用相关规则对插值节点加以规范。利用(x,y)以及对应的f(x,y)
5、,就可能通过二元拉格朗LI插值多项式得到f(x,y)的表达式。插值节点:1)、根据计算得到的t、u值,选取插值节点;选择标准如下:假设对(t,u),这里用(x,y)代替:设:X:=4-ihi=0,1,2,...,^丹=〉'o+〃丿=°丄2,…,加a)、若满足:xi-h/2+°.5〃,则取「=1或,=/7_1:y<刃一0.51■或y>x„-i+0.5丁,则取丿=1或丿=加_1;2)、双元二次插值子程
6、序相应的插值多项式为:022(九刃二X£人(必(刃/(母,儿)k=i—lr=J-l其中—山+1t^k3、最小二乘法曲血拟合设在三维直角坐标系OxyU中给定(ni+l)*(n+l)个点(即三维坐标)(4,儿,S)(z=0,l,...,m;j=0,l,...,H)在本题中即为("力"(*"))。选定M+1个x的函数{0(兀)(厂=0丄…,")}以及n+1个y的函数{0$O)G=°丄…,")}。本题中卩(力二*,肖$(刃=讯,N=M=kf于是得到乘积型基函数构成的曲面,kp(兀,刃=为c/yr,.v=01020gm/a,y)-pg,x))2随着k值的不断增大,粘度匸0戶0会越来越大,题冃要求精
7、度为10_7,此时的k即为要求的最小值。解题思路:1)、求解矩阵A固定力,以©(X)二"为基函数对数据(*知)作最小二乘拟合,得到n+1条拟合曲线r=0其中(购八夠,…,%r=勺是法方程BTBaj=BTUjj=0,1,...,h的解,而"二[©3)](“zx(如),求解n+1线性方程组,得到矩阵A。2)、求解矩阵GG—0(刀)](“+])x(N+l)3)、系数矩阵CC=A[(GTGy'GT]r4、子程序说明了程序名称功能subroutineffit(tl,t2,c,sigma)最小二乘法曲而拟合子程序,可给出拟合精度sigmasubroutinefpxy(c,tl,t2,x,y,pxy)
8、以x,y的幕函数为基,得到拟合系数矩阵Csubroutinefzxy(z)分片插值子函数,利用已知的(x,y),得到z(x,y)subroutinefzut(u,t,p)分片插值子函数,利用求取的(u,t),得到z(u,t)subroutineDLU(a,b,x)Doolittle分解求线性方程组子函数subroutinefnewtoniteration(x,y,u,t)Newton迭代法解非线性方程组子程序5、主程序main功能说明主程序对Xi,yi赋值,通过调用子程序对非线性方程组求解,得到相应的数据(t,u,v,w),通过调用插值了程序,得到对丿应的z=f(x,y),并以文件的形式
9、进行输出。通过调用拟合了程序对拟合系数短阵及拟合精度的求解,结果以文件形式输出。二、fortran源程序!/////Illi面拟合子两数,并给出拟合精度/////subroutinef_fit(tl,t2,c,sigma)useimslimplicitnoneintegeri,j,11,t2parameternl=llparametern2=21dimensionb(nl,11),b_trans(t1,nl),b_trans_b(t