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本章练习答案



1.确定一个具有3次代数精度的求积公式

解:由代数精度的定义,将分别代入公式得:

解得:

该求积公式为:

2.熟练掌握插值型求积公式中求积系数的求法。

解:

3.用辛普生公式计算积分,并估计截断误差。

解:设

由辛普生公式有:

其截断误差为:

4.用定义确定求积公式中的待定系数,并指出该公式的代数精度。

解:由插值型求积公式可知:

所以:

代入公式两边得:左边==右边;

代入公式两边得:左边==右边;

代入公式两边得:左边==右边;

代入公式两边得:左边==右边;

代入公式两边得:左边=右边

所以该公式具有3次代数精度。

5.确定求积公式中的代数系数,使其代数精度尽量高,并指明所构造出的求积公式所具有的代数精度。

解:将分别代入公式得:

解得:,该求积公式为:

该公式对成立,但对不成立。所以该公式的代数精度为3次。

6.用柯特斯系数的定义式,计算四点求积公式中的柯特斯系数,并写出四点求积公式

解:由可得:

7.应用梯形公式和的复合梯形公式计算积分,并估计误差。

解:由梯形公式可得:

余项为:

,可得:,由复合梯形公式,可得:

余项为:

8.在用复合梯形公式计算时,若要求误差不超过至少去多大?

解:由复合梯形公式的余项公式得,用该公式计算的误差为:

,所以当时,误差不超过

9.用的复合辛普生公式计算,并作事后误差估计。

解:由可得,,所以各节点为:

,所以,其余项为

10.熟悉用变步长梯形公式求积分以及龙贝格公式的计算过程。

解:变步长求积公式:

龙贝格算法的计算过程为:

(1)计算

(2)将区间分半,计算

(3)分别将区间分半,计算 ,

 ,进而计算

(4)又将区间分半,计算

,进而计算

(5)继续将上述小区间分半,计算出分点处的函数值,并分别计算出 

如此反复可得,直到前后两个的值之差满足给定的精度要求为止。

11.已知积分,为保证积分有5位有效数字,问:

1)在使用复合梯形公式计算时,至少取多大?

2)在使用辛普生公式计算时,至少去多大?

解:由,所以由积分有5位有效数字可得积分的相对误差限为

(1)由复合梯形公式的余项可得,要达到误差要求即

,解得至少取54。

(2)由复合辛普生公式的余项可得,要达到误差要求即

,解得至少取2。

 

12.试构造两点高斯公式,并由此计算积分

解:由2次勒让德多项式可得,即为高斯点。再由

。所以两点高斯公式为:

,当,当,于是