数值分析参考答案(第三章).doc

第三章 函数逼近与曲线拟合1 ，给出上的伯恩斯坦多项式及。解：伯恩斯坦多项式为其中当时，当时，2 当时，求证证明：若，则 3证明函数线性无关证明：若分别取，对上式两端在上作带权的内积，得此方程组的系数矩阵为希尔伯特矩阵，对称正定非奇异，只有零解a=0。函数线性无关。4。计算下列函数关于的与：m与n为正整数，解：若，则在内单调递增若，则若m与n为正整数当时,当时,在内单调递减当时,在内单调递减。若当时，在内单调递减。5。证明证明：6。对，定义问它们是否构成内积。解：令（C为常数，且）则而这与当且仅当时，矛盾不能构成上的内积。若，则,则若，则,且即当且仅当时，.故可以构成上的内积。7。令，试证是在上带权的正交多项式，并求。解：若，则令，则，且，故又切比雪夫多项式在区间上带权正交，且是在上带权的正交多项式。又8。对权函数，区间，试求首项系数为1的正交多项式解：若，则区间上内积为定义，则其中9。试证明由教材式给出的第二类切比雪夫多项式族是上带权的正交多项式。证明：若令，可得当时，当时，又，故得证。10。证明切比雪夫多项式满足微分方程证明：切比雪夫多项式为从而有得证。11。假设在上连续，求的零次最佳一致逼近多项式？解：在闭区间上连续存在，使取则和是上的2个轮流为“正”、“负”的偏差点。由切比雪夫定理知P为的零次最佳一致逼近多项式。12。选取常数，使达到极小，又问这个解是否唯一？解：令则在上为奇函数又的最高次项系数为1，且为3次多项式。与0的偏差最小。从而有13。求在上的最佳一次逼近多项式，并估计误差。解：于是得的最佳一次逼近多项式为即误差限为14。求在上的最佳一次逼近多项式。解：于是得的最佳一次逼近多项式为15。求在区间上的三次最佳一致逼近多项式。解：令，则且令，则若为区间上的最佳三次逼近多项式应满足当时，多项式与零偏差最小，故进而，的三次最佳一致逼近多项式为，则的三次最佳一致逼近多项式为16。，在上求关于的最佳平方逼近多项式。解：若且，则则法方程组为解得故关于的最佳平方逼近多项式为17。求函数在指定区间上对于的最佳逼近多项式：解：若且，则有则法方程组为从而解得故关于的最佳平方逼近多项式为若且，则有则法方程组为从而解得故关于的最佳平方逼近多项式为若且，则有则法方程组为从而解得故关于的最佳平方逼近多项式为若且则有则法方程组为从而解得故关于最佳平方逼近多项式为18。，在上按勒让德多项式展开求三次最佳平方逼近多项式。解：按勒让德多项式展开则从而的三次最佳平方逼近多项式为19。观测物体的直线运动，得出以下数据：时间t(s)00.91.93.03.95.0距离s(m)010305080110求运动方程。解：被观测物体的运动距离与运动时间大体为线性函数关系，从而选择线性方程令则则法方程组为从而解得故物体运动方程为20。已知实验数据如下：192531384419.032.349.073.397.8用最小二乘法求形如的经验公式，并计算均方误差。解：若，则则则法方程组为从而解得故均方误差为21。在某佛堂反应中，由实验得分解物浓度与时间关系如下：时间0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55浓度0 1.27 2.16 2.86 3.44 3.87 4.15 4.37 4.51 4.58 4.62 4.64用最小二乘法求。解：观察所给数据的特点，采用方程两边同时取对数，则取则则法方程组为从而解得因此22。给出一张记录用FFT算法求的离散谱。解：则 0 1 2 3 4 5 6 7 4 3 2 1 0 1 2 3 4 4 4 4 0 4 8 4 0 4 8 0 16 0 0 0 23，用辗转