數(shù)值分析第五版答案

本文格式為Word版，下載可任意編輯——數(shù)值分析第五版答案第一章緒論

1．設(shè)x?0,x的相對(duì)誤差為?，求lnx的誤差。解：近似值x*的相對(duì)誤差為?=e?lnx*??lnx*?lnx?*er?e*x*?x?x*x*而lnx的誤差為

1e*進(jìn)而有?(lnx*)??x*

2．設(shè)x的相對(duì)誤差為2%，求xn的相對(duì)誤差。解：設(shè)f(x)?xn，則

函數(shù)的條件數(shù)為C又?f'(x)?nxn?1p?|xf'(x)|f(x),

x?nxn?1?Cp?||?nn又??r((x*)n)?Cp??r(x*)且er(x*)為

??r((x*)n)?0.02n

3．以下各數(shù)都是經(jīng)過(guò)四舍五入得到的近似數(shù)，即誤差限不超過(guò)最終一位的半個(gè)單位，試指出它們是幾位有效數(shù)字：

******x1?1.1021,x2?0.031,x3?385.6,x4?56.430,x5?7?1.0.解：x1?1.1021是**?0.031是二位有效數(shù)字；x3?385.6是四位有效數(shù)五位有效數(shù)字；x2**?56.430是五位有效數(shù)字；x5?7?1.0.是二位有效數(shù)字。字；x44．利用公式(2.3)求以下各近似值的誤差限：(1)

********/x4x1x2x3,(3)x2.其中x1*,x2均為第,x3,x4***x1?x2?x4,(2)

3題所給的數(shù)。解：

121*?(x2)??10?321*?(x3)??10?1

21*?(x4)??10?321*?(x5)??10?12?(x1*)??10?4***(1)?(x1?x2?x4)***??(x1)??(x2)??(x4)111?4?3?3??10??10??10222?1.05?10?3***(2)?(x1x2x3)*********?x1x2?(x3)?x2x3?(x1)?x1x3?(x2)111?1.1021?0.031??10?1?0.031?385.6??10?4?1.1021?385.6??10?3222?0.215**(3)?(x2/x4)

?****x2?(x4)?x4?(x2)*x42110.031??10?3?56.430??10?322?56.430?56.430?10?5

5計(jì)算球體積要使相對(duì)誤差限為1，問(wèn)度量半徑R時(shí)允許的相對(duì)誤差限是多少？解：球體體積為V4??R3則何種函數(shù)的條件數(shù)為3R?V'R?4?R2Cp???3

4V?R33??r(V*)?Cp??r(R*)?3?r(R*)又??r(V*)?1故度量半徑

R時(shí)允許的相對(duì)

誤差限為?r(R*)?1?1?0.33317831006．設(shè)Y0?28，按遞推公式Y(jié)n?Yn?1?計(jì)算到Y(jié)100。若取多大誤差？解：?Yn?Yn?1?783?27.982（5

（n=1,2,…）

位有效數(shù)字），試問(wèn)計(jì)算Y100將有

111783?Y100?Y99?783Y99?Y98?7831001001001783100……Y1?Y0?1783100Y98?Y97?依次代入后，有Y100?Y0?100?若取1783即Y100?Y0?783，100783?27.982,?Y100?Y0?27.982

11*??(Y100)??(Y0)??(27.982)??10?3?Y100的誤差限為?10?3。

227．求方程x2?56x?1?0的兩個(gè)根，使它至少具有4位有效數(shù)字（783?27.982）。

783解：x2?56x?1?0，故方程的根應(yīng)為x1,2?28?故

x1?28?783?28?27.982?55.982?x1具有

5位有效數(shù)字

5位有效

x2?28?783?128?783?11??0.017863x2具有

28?27.98255.982數(shù)字8．當(dāng)

N

充分大時(shí)，怎樣求?NN?11dx21?x？解

?N?1N1dx?arctan(N?1)?arctanN1?x2設(shè)??arctan(N?1),??arctanN。則tan??N?1,tan??N.

1?N1?x2dx????N?1?arctan(tan(???))tan??tan?1?tan??tan?N?1?N?arctan1?(N?1)N1?arctan2N?N?1?arctan

9．正方形的邊長(zhǎng)大約為了100cm，應(yīng)怎樣測(cè)量才能使其面積誤差不超過(guò)1cm2？解：正方形的面積函數(shù)為A(x)?x2

1??(A*)?2A*??(x*).當(dāng)x*?100時(shí)，若?(A*)?1,則?(x*)??10?2

2故測(cè)量中邊長(zhǎng)誤差限不超過(guò)0.005cm時(shí)，才能使其面積誤差不超過(guò)1cm2

10．設(shè)S?1gt2，假定g是確鑿的，而對(duì)t的測(cè)量有?0.1秒的誤差，

2證明當(dāng)t增加時(shí)S的絕對(duì)誤差增加，而相對(duì)誤差卻減少。解：?S?1gt2,t?0??(S*)?gt2??(t*)

2?r(S*)??(S*)S*gt2??(t*)當(dāng)t*增加時(shí)，S*的絕對(duì)誤差增加?1g(t*)22?(t*)?2*t

當(dāng)t*增加時(shí)，?(t*)保持不變，則S*的相對(duì)誤差減少。11．序列?yn?滿足遞推關(guān)系yn?10yn?1?1(n=1,2,…),若y0?2?1.41（三位有效數(shù)字），計(jì)算到y(tǒng)10時(shí)誤差有多大？這個(gè)

計(jì)算過(guò)程穩(wěn)定嗎？解：?y0?12?1.41??(y0*)??10?2又?yn?10yn?1?1?y1?10y0?1

2??(y2*)?102?(y0*)??(y1*)?10?(y0*)又?y2?10y1?1??(y2*)?10?(y1*)

??(y10*)?1010?(y0*)

1?1010??10?221??1082

計(jì)算到y(tǒng)10時(shí)誤差為12．計(jì)算f1?108，這個(gè)計(jì)算過(guò)程不穩(wěn)定。2?(2?1)6，取2????，利用以下等式計(jì)算，哪一個(gè)得

到的結(jié)果最好？

1(2?1)6,(3?22)3,

1(3?22)3，99?702。

解：設(shè)y?(x?1)6，若x?計(jì)算y值，則

??y*????????????????1???x*?*7(x?1)1則??x*??1?10?1。若通過(guò)2，x*?1.4，

2(2?1)66**y??x?*7(x?1)

??????????????y*??x*?若通過(guò)(3?22)3計(jì)算y值，則

??y*???????(3?2x*)2???x*?6y*???x*?*3?2x????????????y*??x*???????????

若通過(guò)1(3?22)3計(jì)算y值，則

??y*??????????????????1*???x?*4(3?2x)1y*??x*?*7(3?2x)

????????????????y*??x*?通過(guò)1(3?22)3計(jì)算后得到的結(jié)果最好。

x2?1