数值分析第3章习题答案_第1页
数值分析第3章习题答案_第2页
数值分析第3章习题答案_第3页
数值分析第3章习题答案_第4页
数值分析第3章习题答案_第5页
已阅读5页,还剩17页未读 继续免费阅读

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

本章习题中有几道题不会做,待再复习31fC[ab],写出三种常用范数||f||1,|f||2,|f||b||f||1|f(x)a||f||2 f(x)2a||f||max|f(x)a2、fgC[ab],它们的内积是什么?如何判断函数族{01,…n}C[ab]在[ab]上线解:fgC[ab]b(f,g)fa, (1,2 (1,n)(, (, (,G ndetG0 (, (, (, n3、什么是函数fC[a,b]在区[a,b]上的n次最佳一致近多项式设pn(x)为最佳近函数,则fC[a,b]在区[a,b]上的n次最佳一致近多项||f(x)p*(x)||min||f(x)p(x)n||f(x)p*(x)||min{max|f(x)p(x) 4f在[a,b]n次最佳平方近多项式?什么是数据fmi设pn(x)为最佳近函数,则fC[a,b]在区[a,b]上的n次最佳平方近多项||f(x)p*(x)||2min||f(x)p(x)nb||f(x)p*(x)||2min{f(x)p(x)}2na设n(x是ab]an0n(x为[a,b]序列n 0 0j(j,k)(x)j(x)k(x)dxAjk 则称多项式序列 为在[a,b]上带权(x)正交,称(x)为在[a,b]的带权 当区间为-1,1](x1,由1,xx2xn正交化得到的多项式称为勒让德多项 d Pn(x) (x (2n)! mP(x)P(x)dx m P(x)(1)mP (n1)Pn1(x)(2n1)xPn(x)nPn1(x),n1,4)Pn(x在区间[-1,1]上具有n当区间为[-1,1],权函数(x) ,由1,x,x2,...xn正交化得到的多项式称为切1Tn(xcos(narccosx,若零xcos(),则Tn(x)cos(nTn1(x)2xTn(x)Tn1(x),n1,T0(x)1,T1(x)1T(x)T n dx nm 1 nmT2n(x)xT2n1xxTn(x在区间[-1,1]上具有nxcos2j1,j1,2, T(x)的首项xn的系数为2n1,n1, nn(k(x),j(x))aj(f(x),k(x)),k0,1,...,j 1/ 1/(n1) 1/ 1/ 1/(n2)H 1/(n1)1/(n ...1/(2nf(xC[ab]nPn(xHn,使|f(xPn(x|为任P*(x)H是f(x)在[a,b]上的最佳一致近多项式,则limP*(x)f(x) nx[ab(3)f(x)C[a,b]在[a,b]上的最佳平方近多项式Pn(x)Hn则limPn(x)f(x)~Pn(x1的勒让德多项式,Qn(xHn1的多项 则[P(x)]2dxQ2x)dx 1~Tn(x)是[-1,1]上首项系数为1的切比多项式。Qn(x)Hn是任一首项系数 T(x)maxQ(x) N2pDFTFFTFFTfxP* min||fxPx minmax|fxPnxPHnamfP*2min[fxPx |min[fxiPnxi]||min[fxiPnxi]p pm|min[fxPx] [P(x)]2dxQ2 1正确。书P62正确,书1、f(x) x,给出0,1上的伯恩斯坦多项式B( ,及B(,。解:B(f,x)f()P(x),P(x) xk(1n kk 1B1(f,x)f(k)1kk 所以f(0)1x01x)10f(1)1x1(10 03B3(f,x)f(k)33kk f(0)3x0(1x)30f(13x1(1x)2f(23x2(1x)1f(1)3x3(1 0 3 32 3x1x2 注意:伯恩斯坦多项式在0,1上有效,如果区间超出,则应进行区间不变。那么常系 2、当f(xx时,求证Bn(fx) kn B(f,x)f()P(x)f( x(1 nkk k f(0)0n (n k (n1)(kn x(1 (1k!(nk)!xk1(n k0k!(n13、证明函数1,xx2xn证明:假设1,x,x2,....,xn线性相关。则存在一组系数a,a,a,..., x,均a0a1xa2x2....axnnaxj有方程 jj xn x0G n xn n有detG(xixj0a0a1a2an0.i,i所以1,x,x2 ,xn线性无。4、计算下列函数f(x)关于C[0,1]的||f||||f||1和|f||21)f(x)(x2)f(x)(x123)f(x)xm(1x)n,mn||f||max|f(x|f(xx1)3在C[0,1 af(x3(x1)20x1,即在C[0,1]f(xf(xx1)3是单调函数。因此|max|f(x)|出现在端点a或b处。ax1,||f||max|f(x)|max|(x1)3| x0,||f||max|f(x)|max|(01)3 即||f||max|f(x)|max|(x1)3 ||f||1|f(x)|dx|(x1)3| |(1x)3dx| (1 ||f||2(f(x)dx)2((x1)dx) ((x1)6dx)2 (x ||f||max|f(x)|max|x1|max(max|x1|,max|x1|) a 0 0x0 205 0 ||f||1|f(x)|dx|x0.5|dx(0.5x)dx(x 50.5(0.5x)20.50.5(x0.5)21 ||f||2(f2(x)dx)(|x1|2 ((x1)2dx)2 (x 要点1:f(x)xm(1在C[0,1]xm(1x)nf(xxm(1在C[0,1]xm与(1x)n在区间C[0,1]上的交点。要点2:||f||1|f(x)|dx|x(1x)| 1xm(1x)n01(1)n01(1)n 1|(1)nmm||f||2(f(x)b 0a1((xm(1x)n)2dx)051(x2m(1x)2ndx)05 (1)2nx2m11)0 2m (1)2n)02m (1)2n2m1(1 2m 2m5、证明||fg||||f||||g由于各范式收敛性相同,可以选择适合证明的范式来做,本题可以选择-范式||fg||max|f(x)g(x)|max||f(x)||g(x)max|f(x)|max|g(x)|||f||||g6、对f(x),g(xC1[ab]bab2),(f,g)f(x)g(x)dxfa(1)(f,g)(g,f(2)(af,g)a(f,(3)(fv,g)(f,g)(v,(4)(f,f)0 (f,g)f(x)g(x)dxg(x)f(x)dx(g,f (af,g)af(x)g(x)dxaf(x)g(x)dxa(f, b(fv,g)(f(x)ab(f(x)g(x)a f(x)g(x)dx (f,g)(v,b(f,f)f(x)2abyf(x)2abyf(x)2abf(x)2abf()2a其中(ba0,f()20f(0,a,b ff()dx0dx0, b(f,g)fab2)(f,g)f(x)g(x)dxfa (f,g)f(x)g(x)dxf(a)g(a)g(x)f(x)dxg(a)f(a)(g,f (af,g)af(x)g(x)dxaf(a)g(a)a(f(x)g(x)dxf(a)g(a))a(f, (fv,g)(f,g)(v,b(fv,g)(f(x)v(x))g(x)dx(f(a)a (f(x)g(x)dxv(x)g(x)dxf(a)g(a) (f(x)g(x)dxf(a)g(a)v(x)g(x)dx (f,g)(v,b(f,f)f(x)2dxf(a)2ab其中f(x)2dx0,f(0,a,ba ff()dx0dx0, b(f,f)f(x)2dxfa0bfgf(x)g(x)dxf(a)g(aa7、令T*(x)T(2x1),x[0,1],试证T*(x)是在[0,1]上带权(x) 的正 x多项式,并求T*(x)T*(x)T*(x)T*(x T T T本题考查带权多项式的求法 表示切比多项式。考查 , 的区别1由T(x)T(2x1),x0,1可知,令x t1,1, T1t)T(t),tn( 8(x1x2,区间[-1,1],1的正交多项式(x)n利用正交化求解n1((x)xn,(x)xn ((x), j 0(x)1 x(x)x x ((x)x2 ((x)x2,2(x)x (x, x2(1x2 x2(1x2x2 x23 ((x)x3, ((x)x3,x2)3(x)x (x, x (x2,x2 x3(1x2 x3(1x2 x3(1x2 x3 x (x2 (x2)2 x3651(0(x),1(x))xdx((x),(x))1x1dx1x1x122 ((x),(x))1x6xdx1x3 1 ((x),(x))1x6xdx1x3 1 2((x),(x))1x6xdx1x1 1 5 5 53((x),(x))1(x1)(x6x)dx1x1x1 1 4 9、试证明由(2.16)式给出的第二类切 多项式族un(x)是[-1,1]上的带(x 1x210、证明对每一个切比多项式Tn(x),1T dx 1 11、用Tx)f(xex在区间[-1,1]3xcos2k1,k1,2, xcos1 xcos3 xcos5 L(x)(xx1)(xx2)ex0(xx0)(xx2)ex1(xx0)(xx1) (xx)(xx (xx)(xx (xx)(xx x(x 3 (x 3)(x 3 (x 3 e3 e 3 xe3(3x23x)3x21e3 2 x2 1.7813(3x1.732x)+0.5614( )3x2=8.6246x22.5990xf(n1)( Rn(f)(n1)!wn1(x)6(xx0)(xx1)(xx2 )(x x(x2 yx(x21在区间[-1,1])3y(x31x)3x210 x13所以max|y||x(x21|2x) Rn(f)627818181)最佳平方近多项式,若取span(1,x,x2),那么最佳平方近多项式是什么当span(1,x 1 1 1dx1,xdx ,0xdx3,0x3x2dx3226 x(x23x2)dx 11 可知1 1 2a6 9 4 6 0 4 12a11,b所以g(x) 4x,x当span(1,xx2 1 1 1 1dx1,xdx ,xdx ,xdx ,xdx x23x2dx1 2 ,x(x23x2)dx 11 1x2(x23x013 4 3 1 23 3 6 1 9 b 4c 4 1 197 5 23 2 6 60 23 1 3 610 45 1 3 1 180 a2,b3,c13、求f(x)x3在区间[-1,1]上关于(x)1的最佳平方近二次多项span(1,x,x2 1dx2,1xdx0,1xdx3,xdx0,xdx5,xdx 有 2 3 0 2 0b 5 2c 0 5 0 2 5 0 5 3 2 50 0 45 14、求函数f(x)在指定区间上对span(1,x)的最佳平方近多项f(x)1,[1,xf(x)exf(x)cos(1 3 311dx21xdx41xdx31xdxln3 4 ln 26 b 3 2 a11ln36,b3(ln31)1 其它的类似求解,注意区间的变化,其中0xlnxdx、0xcosxdx以用分部积分 1 1 01dx1,0xdx2,0xdx3,0xdxlnx,0x(x3x2)dx41115、f(x) x,在区间[-1,1]上按勒让德多项式展开求三次最佳平方近多项2span{1,x,(3x21)/2,(5x33x)/1 1xdx(3x21)2/4dx1(9x416x2 41 x5x2x24 5(5x33x)2/4dx1(25x69x230x4 41 x73x36x5) 7 1sin2xdxcos2x 2 1xsin2xdx1xdcos212(xcos 1cos 1cos2xd(2 sin 1 (3x21)/2 xdx(3x21)d 11((3x21)cos 1cosxd(3x2 11cosxd(3x2 31xcos 21 xd 2 16xsin 1sin 1 (5x33x)/2 xdx(5x33x)d 11((5x33x)cos 1cosxd(5x3 11cosxd(5x3 11(15x23)cos 1(151x2cosxdx31cos 11(151x2cosxdx6sin 2(151x2dsinx) 130(x2sin 21xsinxdx) 60 11xdx1(3x21)/2dx1(5x33x)/2dx1x(3x21)/2dx1x(5x33x)/2dx 1(3x1)(5x3x)/4dx a b c d 72 2 2 7有a0b3c0,d p(x)abx (3x21)(5x23x),,即为所求。使 f(x)abx有span(1,x,x261(xi),1(xi)161(xi),2(xi)xi6(x),(x)(x),(x)x2 6(x),(x)x3

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

最新文档

评论

0/150

提交评论