计算方法总结_数值计算方法总结
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1.何为有根区间
给定一个方程f(x)=0,如果f(x)在[a,b]上连续,又f(a).f(b)
3.作图法寻找有根区间适用于哪种情况
函数f(x)比较简单时适用
4.对于已知方程,如何利用逐步搜索法在区间内寻找有根区间
从X0=a出发,按照事先选择的步长h=(b-a)/N(N为正整数),逐点计算Xk==a+kh处的函数值f(Xk)与f(Xk+1)的值异号时,那么[Xk,Xk+1]就是方程f(x)=0的一个有根区间 5.逐步搜索法在计算机上实现方便。
6.对于给定的n次代数方程,如何确定根模的上下界
(1)若a=max{|a1|,|a2|,….,|an|},则方程的根的绝对值小于a+1;
(2)若b=(1/|an|)max{1,|a1|,|a2|,….,|an-1|},则方程的根的绝对值大于1/(1+b).7.步长h的选择,对于逐步搜索法有何影响
当步长h越小时,找出的有根区间越小,这时以区间内的某个值作为根的近似值就越精确。但h越小,计算量越大 8.二分法求解方程的根有和优点,有何缺点
优点是算法简单,而且收敛性总能得到保证,缺点是收敛速度慢。
9.艾特金迭代法与二分法相比,计算收敛速度快,节省时间,并且能求出某些发散的迭代过程的根。10.牛顿法的优点是什么,缺点是什么
优点是收敛速度快,节省计算量,误差累积少。
缺点是在计算时它要用到f(x)的导数,当f(x)比较复杂时,计算其导数花费时间多。11.弦截法的优点是什么,它与牛顿法相比,收敛速度与计算速度如何
优点是不必计算f'(x),收敛速度也相当快,但比牛顿法慢。从计算速度来看,弦截法比牛顿法快。
12.弦截法的基本思想是什么(结合图示说明),如何选取弦截法中的不动点
1准备2迭代3控制4迭代准备 13.何为阶收敛,收敛速度与的大小有何关系
收敛速度的大小与收敛阶数有关系,收敛阶数越大,收敛速度越快。14.哪一类问题称为插值问题
由实验或测量得到了某一函数y=f(x)在n+1个点x0,x1,....,xn处的值y0,y1,...yn,需要构造一个简单函数p(x)作为函数y=f(x)的近似表达式
Y=f(x)约等于p(x),使得p(xi)=f(xi)=yi(i=0,1,2,...n),这类问题称为插值问题
15.常用的插值算法有哪几种,各有什么优缺点
一拉格朗日插值 线性插值2二次插值3n次拉格朗日插值多项式(区间大时误差也较大)
二分段插值1分段线性插值2分段二次插值(优点是公式简单,计算量小,有较好的收敛性和稳定性,并且可以避免计算机上作高次乘幂时常遇到的上溢和下溢的困难。)
三差商与牛顿插值公式(不需要增加插值接点,不浪费)
四差分与等距节点差值公式(进一步简化插值公式,计算也方便)五三次样条差值(既能保证曲线连续,又能保证光滑性要求)
16.线性插值的几何意义是什么(结合图形进行说明)
线性插值的几何意义是利用通过两点的直线去近似代替曲线。
17.线性拉格朗日插值的截断误差限与什么量有关, 是什么关系
与x 在[a,b]时,f''(x)绝对值的最大值有关系
|R1|
P93与x在[x0,x2]时,f'''(x)对值的最大值有关系,|R2(x)|
19.通过n+1个互异节点且满足插值条件的插值多项式是唯一的20.线性插值或二次插值优缺点:简单方便,计算量小。缺点是精度较低;
21.当低次插值的精度不够时,应该适当缩小插值区间的长度来提高精度; 22.高次插值优缺点:插值精度高,缺点是数值不稳定;
25.分段插值优缺点:公式简单,计算量小,且有较好的收敛性和稳定性,并可避免计算机上作高次乘幂时常遇到的上溢和下溢的困难.缺点是不能保证曲线在连接点处的光滑性。
26.应用低次插值进行分段插值时,应尽可能地在插值点的邻近选取插值节点。
27.拉格朗日插值多项式与牛顿插值公式相比而言,拉格朗日插值多项式有何缺点,牛顿插值公式有何优点?
用拉格朗日插值多项式计算函数值时,当精度不满足要求而需要增加插值节点时,原来的插值多项式就不能使用了,必须重新构造一个,将造成很大浪费。而牛插可以增加新的节点,原来的计算结果仍可利用。28.何为差商,给定个互异测试点,如何计算各阶差商
函数值与自变量的差商就是差商,一阶差商(或记作f[x0,x1]);
二阶差商29.差商的对称性
差商与插值节点顺序无关
(或记作f[x0,x1,x2])
30.牛顿向前插值公式和牛顿向后插值公式有什么关系,有什么不同点
“牛前插”适用于计算x0附近的函数值,“牛后插”适用于计算函数表末端附近的函数值。31.为何要提出样条插值,它克服了其它插值方法的何种缺点,它具有什么优点
在整个插值区间上做高次插值多项式,曲线光滑,但计算量繁重,误差积累大,稳定性差。分段低次插值可避免这些缺点,但各段连接点处只能保证曲线连续,而不能保证光滑性要求。样条插值其插值曲线不仅连续而且处处光滑。
32.曲线拟合解决了插值中的什么问题。拟合与插值有什么不同点
可以部分抵消原来数据组中所包含的测量误差。P115 33.何为最小二乘曲线拟合法
用(x)拟合数据(xk,yk)(k=1,2,„,n),使得误差的平方和
为最小,求(x)的方法,称为最小二乘法。