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勘误与补注(对应原书)

按本教程的约定,凡对原书做出修正或补全,都集中列在本页,便于正文回链对照。整理时对颜庆津《数值分析》(第 4 版)第一章(原书第 1–13 页)全部例题与示例的数值做了逐条复算,结论如下。

一、数值复核结论:未发现数学性错误

复核项原书数值复算值结论
例 1 相对误差限0.16%0.16%、2.08%2.08%0.1603%0.1603%、2.083%2.083%一致
例 2 相对误差限0.23%0.23%、0.0024%0.0024%0.2294%0.2294%、0.002358%0.002358%一致
例 3 有效数字位数3 位、1 位、无同一致
例 4 ε(p)\varepsilon(p)、εr(p)\varepsilon_{\mathrm r}(p)0.025850.02585、0.39%0.39%0.025850.02585、0.3897%0.3897%一致
例 5 u~\tilde u、ε(u~)\varepsilon(\tilde u)0.495430.49543、0.00220.00220.4954320.495432、0.0022000.002200一致
例 6 λ1\lambda_1、∥A∥2\lVert A\rVert_2≈102.66\approx102.66、≈10.132\approx10.132102.6600027102.6600027、10.132127310.1321273一致
例 6 特征多项式系数112, 959, 16112,\ 959,\ 16迹 =112=112、主子式和 =959=959、(det⁡A)2=16(\det A)^2=16一致
1.2.4 递推关系与界yn+5yn−1=1ny_n+5y_{n-1}=\frac1n,16(n+1)<yn<15(n+1)\frac{1}{6(n+1)}\lt y_n\lt\frac{1}{5(n+1)}同(逐行验证)一致
1.2.4 原则 (2) 判别式与小根b2−4ac=108b^2-4ac=10^8(丢 0.040.04)、x1=10−6x_1=10^{-6}同(decimal 十位模拟复现)一致

这是一部经过多次修订的成熟教材:第一章的「零勘误」是逐条复算的结论,而不是省略了检查。

二、补全项(原书从略的证明,以及由此延伸的补出)

编号位置原书处理本教程的补全
C1定理 1.3.1(原书 p.8)「只证 ∥⋅∥2\lVert\cdot\rVert_2,其余两个留给读者自己证明」补出 1-范数与 ∞-范数的范数性证明,见 定理 1.3.1;原书直接引用的 Cauchy–Schwarz 不等式也补了判别式法证明,见 引理 1.3.1
C2定理 1.3.3(原书 p.9)「(证明从略)」补出完整证明:先列显式不等式表,再用范数的连续性与单位球面的紧致性,见 定理 1.3.3
C3∥⋅∥F\lVert\cdot\rVert_F 的性质(原书 p.11)「可以证明……这些证明留给读者完成」三组证明全给,见 定义 1.3.4:(a) 矩阵范数四条件(含次可乘性)、(b) 与 2-范数的相容性、(c) ∥⋅∥F\lVert\cdot\rVert_F 不是算子范数
C4定理 1.3.6 之后未涉及补出 Neumann 级数 ∑Ak=(I−A)−1\sum A^k=(I-A)^{-1} 及余项估计,见 定理 1.3.7:它把定理 1.3.6 的「I−AI-A 非奇异」推进为显式的逆与误差界,也是原书第六章迭代法的先导

三、表述补注(非错误,阅读时需留意)

编号位置原书表述补注
N11.2.2 相对误差定义(原书 p.2)er=x−axe_{\mathrm r}=\dfrac{x-a}{x},「实际上总把 x−aa\dfrac{x-a}{a} 作为 aa 的相对误差」定义式 er=x−axe_{\mathrm r}=\dfrac{x-a}{x} 与实用公式 x−aa\dfrac{x-a}{a} 相差 O(er2)O(e_{\mathrm r}^2)(推导见 定义 1.2.6 后的说明);此外,x=0x=0 处 ere_{\mathrm r} 无定义,只能用绝对误差谈论。带符号的 ere_{\mathrm r} 与误差限 εr\varepsilon_{\mathrm r} 两套公式之间的换算,见 1.2.3 思考题与习题 B5
N2例 4 结论(原书 p.5)「p=6.6332p=6.6332 中能有两位有效数字」这里的「能有」应读作「最多能保证两位」:可靠的写法是 p≈6.6p\approx6.6,而不是把 6.63326.6332 直接抄进报告。判定方法(逐位检验 ε≤12×10m−n\varepsilon\le\tfrac12\times10^{m-n})见 例 1.2.5 解答
N31.2.4 原则 (1) 算法(原书 p.6)直接给出「反向递推才稳定」本教程补了方向判别法:看递推系数,∣β∣>1\lvert\beta\rvert\gt1 的方向必不稳定,倒过来走即稳定;并提醒:本题(积分递推)的稳定方向是反向,而习题 C6(原书习题 8)的稳定方向恰好是正向——判断比记忆重要
N4习题 4(2)(原书 p.13)u~=2.14×(−1.231)+2.141.231\tilde u=2.14\times(-1.231)+\dfrac{2.14}{1.231}式中的第二项除以 1.2311.231 而不是 −1.231-1.231:这不是笔误——y=−1.231y=-1.231 时 −xy=+2.141.231-\dfrac xy=+\dfrac{2.14}{1.231},与第一项 xyxy 相加恰好就是 xy−xyxy-\dfrac xy

编号处理:原书第一章未编号的「定义」(绝对误差、相对误差、有效数字、算法、各类范数等)在本教程中按所属小节补齐为定义 1.2.1–1.2.11、1.3.1–1.3.4,以便交叉引用;原书的定理 1.1–1.5 与例 1–6 统一改用节级编号,原书编号保留在盒子标题的括注里(逐条映射见 1.3 节的编号对照表,全书约定见范围声明);习题 1–15 的原书题号则保留在题面括注中。