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
丁丽娟《数值计算方法》五章课后实验题答案(源程序都是自己写的,很详细,且保证运行无误)我做的五章数值实验作业题目如下::1、2、3、4题:1、2题:1、2题:2、3题第八章:1、2题第二章1:(1)对A进行列主元素三角分解:function[lu]=myfun(A)n=size(A);fork=1:nfori=k:nsum=0;m=k;forj=1:(k-1)sum=sum+A(i,j)*A(j,k);ends(i)=A(i,k)-sum;ifabs(s(m))<abs(s(i))m=i;endendforj=1:nc=A(m,j);A(m,j)=A(k,j);A(k,j)=c;endforj=k:nsum=0;forr=1:(k-1)sum=sum+A(k,r)*A(r,j);endu(k,j)=A(k,j)-sum;A(k,j)=u(k,j);endfori=1:nl(i,i)=1;endfori=(k+1):nsum=0;forr=1:(k-1)sum=sum+A(i,r)*u(r,k);endl(i,k)=(A(i,k)-sum)/u(k,k);A(i,k)=l(i,k);endend求A的列主元素三角分解:>>A=[11111;12345;1361015;14102035;15153570];>>[L,U]=myfun(A)结果:L=1.000000001.00001.00000001.00000.50001.0000001.00000.75000.75001.000001.00000.25000.7500-1.00001.0000U=1.00001.00001.00001.00001.000004.000014.000034.000069.000000-2.0000-8.0000-20.5000000-0.5000-2.37500000-0.2500(2)求矩阵的逆矩阵A-1:inv(A)结果为:ans=5-1010-51-1030-3519-410-3546-276-519-2717-41-46-41(3)检验结果:E=diag([11111])A\Eans=5-1010-51-1030-3519-410-3546-276-519-2717-41-46-412:程序:functiond=myfun(a,b,c,d,n)fori=2:nl(i)=a(i)/b(i-1);a(i)=l(i);u(i)=b(i)-c(i-1)*a(i);b(i)=u(i);y(i)=d(i)-a(i)*d(i-1);d(i)=y(i);endx(n)=d(n)/b(n);d(n)=x(n);fori=(n-1):-1:1x(i)=(d(i)-c(i)*d(i+1))/b(i);d(i)=x(i);end求各段电流量程序:fori=2:8a(i)=-2;endb=[25555555];c=[-2-2-2-2-2-2-2];V=220;R=27;d=[V/R0000000];n=8;I=myfun(a,b,c,d,n)运行程序得:I=8.14784.07372.03651.01750.50730.25060.11940.04773:(1)求矩阵A和向量b的matlab程序:function[Ab]=myfun(n)fori=1:nX(i)=1+0.1*i;endfori=1:nforj=1:nA(i,j)=X(i)^(j-1);endendfori=1:nb(i)=sum(A(i,:));end求n=5时A1,b1及A1的2-条件数程序运行结果如下:n=5;[A1,b1]=myfun(n)A1=1.00001.10001.21001.33101.46411.00001.20001.44001.72802.07361.00001.30001.69002.19702.85611.00001.40001.96002.74403.84161.00001.50002.25003.37505.0625b1=6.10517.44169.043110.945613.1875cond2=cond(A1,2)cond2=5.3615e+005求n=10时A2,b2及A2的2-条件数程序运行结果如下:n=10;[A2,b2]=myfun(n)A2=1.00001.10001.21001.33101.46411.61051.77161.94872.14362.35791.00001.20001.44001.72802.07362.48832.98603.58324.29985.15981.00001.30001.69002.19702.85613.71294.82686.27498.157310.60451.00001.40001.96002.74403.84165.37827.529510.541414.757920.66101.00001.50002.25003.37505.06257.593811.390617.085925.628938.44341.00001.60002.56004.09606.553610.485816.777226.843542.949768.71951.00001.70002.89004.91308.352114.198624.137641.033969.7576118.58791.00001.80003.24005.832010.497618.895734.012261.2220110.1996198.35931.00001.90003.61006.859013.032124.761047.045989.3872169.8356322.68771.00002.00004.00008.000016.000032.000064.0000128.0000256.0000512.0000b2=1.0e+003*0.01590.02600.04260.06980.11330.18160.28660.44510.68011.0230cond2=cond(A2,2)cond2=8.6823e+011求n=20时A3,b3及A3的2-条件数程序运行结果如下:n=20;[A3,b3]=myfun(n)A3=1.0e+009*Columns1through100.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.0000Columns11through200.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00010.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00010.00010.00020.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00010.00010.00030.00050.00000.00000.00000.00000.00000.00010.00010.00030.00060.00130.00000.00000.00000.00000.00010.00010.00030.00070.00150.00320.00000.00000.00000.00010.00010.00030.00060.00140.00320.00750.00000.00000.00000.00010.00020.00050.00120.00290.00700.01670.00000.00000.00010.00010.00040.00090.00230.00580.01460.03640.00000.00000.00010.00020.00060.00170.00440.01130.02950.07660.00000.00010.00020.00040.00110.00300.00800.02150.05810.15700.00000.00010.00020.00070.00180.00510.01430.04000.11190.31330.00000.00010.00040.00100.00300.00860.02500.07260.21050.61030.00010.00020.00050.00160.00480.01430.04300.12910.38741.1623b3=1.0e+009*Columns1through100.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00010.00020.00040.0010Columns11through200.00250.00590.01320.02870.06060.12460.24940.48740.93161.7434cond2=cond(A3,2)cond2=3.2395e+022由上述运行结果可知:它们是病态的,而且随着n的增大,矩阵的病态变得严重。(2)当n=5时:x1=A1\b1'x1=1.00001.00001.00001.00001.0000当n=10时:x2=A2\b2'x2=1.00001.00001.00001.00010.99991.00001.00001.00001.00001.0000当n=20时:x3=A3\b3'x3=1.0e+005*0.0203-0.17560.7034-1.72282.8742-3.43422.9927-1.87650.7820-0.1396-0.07200.0745-0.03500.0108-0.00230.0003-0.00000.00000.00000.0000由运行结果可见:x1与精确解吻合,x2与精确解稍有差异,x3与精确解差别很大。可见随着n的增大,矩阵病态越来越严重。(3)当n=10时:A2(2,2)=A(2,2)+1e-8;A2(10,10)=A(10,10)+1e-8;x=A2\b2'x=1.01370.91971.20890.68441.30530.80391.08370.97711.00360.9997比较可见,系数矩阵出现微小变动,导致解出现较大变化。说明n=10时,系数矩阵是病态的。4:(1)A=[10787;7565;86109;75910];b=[32233331]';det(A)ans=1cond(A)ans=2.9841e+003eig(A)ans=0.01020.84313.858130.2887(2)A1=[107.28.16.9;7.085.076.025;8.25.899.969.01;6.985.048.979.98];x=[1111]'x1=A1\bx1=0.00772.31171.02111.0157dx=x1-xdx=-0.99231.31170.02110.0157dA=A1-AdA=00.20000.1000-0.10000.08000.07000.020000.2000-0.1100-0.04000.0100-0.02000.0400-0.0300-0.0200根据式(2-39)知:当dA充分小,使得||A-1||*||δA||<1时,则有:norm(dx)/norm(x)ans=0.8225(cond(A)*norm(dA)/norm(A))/(1-cond(A)*norm(dA)/norm(A))ans=-1.0358norm(inv(A))*norm(dA)ans=28.8964显然,上式不成立。显然,原因是因为dA较大,使norm(inv(A))*norm(dA)=28.8964>1(3)dA=0.5*1e-4*rand(4);A1=A+dAA1=10.00007.00008.00007.00007.00005.00006.00005.00008.00006.000010.00009.00007.00005.00009.000010.0000x1=A1\bx1=0.99961.00070.99981.0001dx=x-x1dx=1.0e-003*0.4360-0.67430.1508-0.0952norm(dx)ans=8.2256e-004根据式(2-39)知:当dA充分小,使得||A-1||*||δA||<1时,则有:norm(dx)/norm(x)ans=4.1128e-004(cond(A)*norm(dA)/norm(A))/(1-cond(A)*norm(dA)/norm(A))ans=0.0122norm(inv(A))*norm(dA)ans=0.0121由计算结果可知dA充分小,使得||A-1||*||δA||=0.0121<1时,有:第三章1:用jacobi迭代法:编写jacobi迭代法的m文件如下:functionx1=jacobi(A,b,n,x,e,N)fork=1:Nfori=1:nsum=0;forj=1:nif(j==i)continue;endsum=sum+A(i,j)*x(j);endx1(i)=(b(i)-sum)/A(i,i);endif(norm(x1-x)<e)break;endx=x1;end保存为jacobi.m文件。然后在matlab命令窗口中编程计算:>>A=[101234;19-12-3;2-173-5;32312-1;4-3-5-115];>>b=[12-2714-1712];>>x=[00000];>>x1=jacobi(A,b,5,x,1e-6,15)x1=1.0318-2.02972.9451-1.99200.9620即用jacobi迭代法求得解为:[1.0318-2.02972.9451-1.99200.9620]';(2)用Gauss-Seidel迭代法解:编写Gauss-Seidel迭代法的m文件如下:functionx1=gausdel(A,b,n,x,e,N)fork=1:Nsum=0;forj=2:nsum=sum+A(1,j)*x(j);endx1(1)=(b(1)-sum)/A(1,1);fori=2:n-1f=0;g=0;forj=1:i-1f=f+A(i,j)*x1(j);endforj=i+1:ng=g+A(i,j)*x(j);endx1(i)=(b(i)-f-g)/A(i,i);endsum=0;forj=1:n-1sum=sum+A(n,j)*x1(j);endx1(n)=(b(n)-sum)/A(n,n);if(norm(x1-x)<e)break;endx=x1;end保存为gausdel.m文件。然后在matlab命令窗口中编程计算:>>A=[101234;19-12-3;2-173-5;32312-1;4-3-5-115];>>b=[12-2714-1712];>>x=[00000];>>x2=gausdel(A,b,5,x,1e-6,15)x2=1.0055-2.00462.9921-1.99930.9950即用Gauss-Seidel迭代法求得解为:[1.0055-2.00462.9921-1.99930.9950]';(3)用共轭梯度法解:编写共轭梯度法的m文件如下:functionx=gonger(A,b,x0,e)r0=b-(A*x0')';d0=r0;z0=r0*d0'/(d0*(A*d0'));x1=x0+z0*d0;r1=b-(A*x1')';while(norm(r1)>e)r1=b-(A*x1')';m=-r1*(A*d0')/(d0*(A*d0'));d1=r1+m*d0;n=r1*d1'/(d1*(A*d1'));x2=x1+n*d1;d0=d1;x1=x2;endx=x1;end保存为gonger.m文件。然后在matlab命令窗口中编程计算:>>A=[101234;19-12-3;2-173-5;32312-1;4-3-5-115];>>b=[12-2714-1712];>>x=[00000];>>x3=gonger(A,b,x,1e-6)x3=1.0000-2.00003.0000-2.00001.0000即用共轭梯度法求得解为:[1.0000-2.00003.0000-2.00001.0000]';2:借用上题编写的共轭梯度法m文件:gonger.m。首先在matlab命令窗口中构造矩阵A,向量b以及初值向量x如下:>>n=1e5;>>fori=1:nx(i)=0;A(i,i)=3;if(i~=n)A(i,i+1)=-1;A(i+1,i)=-1;endif(i~=n/2&&i~=n/2+1)A(i,n+1-i)=0.5;endif(i==1||i==n)b(i)=2.5;elseif(i==n/2||i==n/2+1)b(i)=1;elseb(i)=1.5;endend然后调用上题编写的共轭梯度法解题程序:>>x1=gonger(A,b,x,1e-6)这样,只用这一条指令即可得到结果。第四章1:直接用幂法计算:先编一个M文件如下:function[z,x]=myprounchg(A,x,e,N)k=1;z0=0;z=maxof(x);while(k<N)k=k+1;z0=z;x=A*xz=maxof(x);end保存为myprounchg.m然后在matlab命令窗口中编程计算:>>A=[6-418;20-6-6;22-2211];>>x=[111]';>>[z,x]=myprounchg(A,x,1e-6,10)x=20811x=286286385x=750216944235x=114466114466174361x=33674305563581917971x=525026265250262682941265x=1.0e+009*1.59790.23740.9124x=1.0e+010*2.50612.50613.9968x=1.0e+011*7.69551.11044.3965z=7.6955e+011x=1.0e+011*7.69551.11044.3965由以上计算结果可知:直接用幂法计算矩阵A的特征值和特征向量,得不到正确结果。原因:因为实际计算时每次迭代所求得的向量没有进行归一化处理,使计算过程出现了溢出。(2)用归一化的幂法计算:先写一个向量中求按模最大值的程序:functionm=maxof(x)m=x(1);fori=1:max(size(x))ifabs(m)<abs(x(i))m=x(i);endend保存为maxof.m文件。然后写一个用归一化的幂法计算矩阵特征值与特征向量的程序:function[z,y]=mypro(A,x,e,N)k=1;z0=0;y=x/maxof(x);z=maxof(x);while(k<N&&abs(z-z0)>e)k=k+1;z0=z;x=A*y;z=maxof(x);y=x/z;end保存为mypro.m文件。最后在matlab命令窗口编程计算矩阵A的特征值与特征向量:>>A=[6-418;20-6-6;22-2211];>>x=[111]';>>[z,x]=mypro(A,x,1e-6,10)z=19.2540x=1.00000.14430.5713即求得矩阵A的特征值为:19.2540;特征向量为[10.14430.5713]。2:借助与上题所编mypro.m文件、maxof.m文件;首先编用反幂法解题的m文件:function[ay]=fanmi(A,a0,x,e,N)k=1;a1=1;B=A-a0*eye(size(A));y=x/maxof(x);x=B\y;u=maxof(x);a=a0+1/u;while(k<N&&abs(a-a1)>e)y=x/maxof(x);x=B\y;u=maxof(x);a=a0+1/u;k=k+1;end然后在matlab命令窗口编程解题:>>A=[126-6;6162;-6216];>>x=[111]';>>[a0x]=mypro(A,x,1e-10,3);>>[ay]=fanmi(A,a0,x,1e-10,20)a=21.5440y=1.00000.7838-0.8069得到矩阵A的按模最大特征值的更精确的近似值:21.544。其中程序:>>[a0x]=mypro(A,x,1e-10,3);用幂法迭代3次来得到A的按模最大值特征值的近似值作为下面反幂法程序的输入。第六章2:>>x=[2356791011121416171920];>>y=[106.42108.26109.58109.5109.86110109.93110.59110.6110.72110.9110.76111.1111.3];>>Y=1./y;>>X=1./x;>>size(X)ans=114>>A=[14sum(X);sum(X)sum(X.^2)];>>b=[sum(Y);X*Y'];>>a=B\ba=0.00900.0008或直接用下面指令则更为简便:>>a=polyfit(X,Y,1)a=0.00080.0090即得到作拟合曲线图:>>x1=2:0.1:20;>>X1=1./x1;>>Y1=polyval(a,X1);>>plot(X,Y,'o',X1,Y1,'r',X,Y,'b')得到下图:3:先编一个M文件:functiony=fun(a,xi)y=a(1)*xi+a(2)*(xi.^2).*exp(-a(3)*xi)+a(4);保存为fun.m然后在命令窗口编程:>>xi=0.1:0.1:1;>>yi=[2.32402.64702.97073.28853.60083.90904.21474.51914.82325.1275];>>a=lsqcurvefit(@fun,[1112],xi,yi)a=2.65071.86861.52362.0558于是得:a=2.6507,b=1.8686,c=1.5236,d=2.0558作图显示:>>x1=0.1:0.02:1;
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
- 2024年别墅式热水器项目可行性研究报告
- 2024至2030年采暖炉补水箱项目投资价值分析报告
- 2024至2030年中国向心滚针轴承行业投资前景及策略咨询研究报告
- 医疗器械行业法规与标准解读
- 2024年盐酸多塞平片项目可行性研究报告
- 反恐防暴演练幼儿园
- 2024年中国盐渍萝卜切菜机市场调查研究报告
- 心血管流行病学
- 成功营销策略汇报揭秘销售技巧
- 青海建筑职业技术学院《生物多样性保护概论》2023-2024学年第一学期期末试卷
- 2024年四川省眉山市公开招聘警务辅助人员(辅警)笔试专项训练题试卷(3)含答案
- 湖南工业大学《自然语言处理》2022-2023学年第一学期期末试卷
- 2024-2030年撰写:中国软件行业发展趋势及竞争调研分析报告
- 2024年律师协会工作计划样本(三篇)
- 护理各类风险评估及防范
- 《技术创新体系建设》课件
- 2024年-2025年电梯检验员考试题库及答案
- 2024艾滋病知识讲座
- 预应力混凝土管桩(L21G404)
- (高清版)TDT 1013-2013 土地整治项目验收规程
- 驾照体检表完整版本
评论
0/150
提交评论