第 6 章习题(教材 1–12)
题面数据以颜庆津《数值分析》(第 4 版)第 6 章习题(p.177–178)为准;本表给题面摘要、答案/提示与正文落点。 证明题给证明骨架,计算题给方法/数值;具体数值按教材数据复算。
| 题 | 主题 | 题面摘要 | 答案 / 提示 |
|---|---|---|---|
| 1 | 代数精度 | 记 (I(f)),判断求积公式精度 | ✅ 依次代入 (1,x,x^2,\dots),看首次不精确的次数。 |
| 2 | 给定公式精度 | 给定权/节点 | ✅ 对 (x^k) 逐个验证;误差项由最高不精确次数的积分给出。 |
| 3 | 确定节点 | 使公式精度最高 | ✅ 令对 (1,x,x^2,\dots) 精确,解节点/权重方程。 |
| 4 | 插值型公式 | 以 (x_0=-h,x_1=0,x_2=h) 构造 | ✅ (A_k=\int l_k);对三点 Simpson 型公式。 |
| 5 | 精度 (\ge n) 推出插值型 | 证明 | ✅ 若公式对 (n) 次多项式精确,取插值基函数 (\ell_k),得 (A_k=I(\ell_k))。 |
| 6 | 截断误差/精度 | 两个公式 | ✅ 用 Peano 核或 Taylor 展开;精度看首次不精确的 (x^m)。 |
| 7 | 三点公式 | (x_0=0,x_1=h,x_2=2h) | ✅ 算 (A_k),得 (\int_0^{3h}f) 的插值型公式;再判精度。 |
| 8 | 复化公式 | (n=6) 复化梯形、(m=3) 复化 Simpson | ✅ 代公式;比较误差阶 (O(h^2)) vs (O(h^4))。 |
| 9 | 步长选择 | 复化梯形算 (\int_0^1 6x^2dx),保证精度 | ✅ 用 ( |
| 10 | 复化梯形性质 | (T_{2n}=\frac12T_n+\frac{h}{2}\sum f((x_{i-1}+x_i)/2)) | ✅ 把新增中点项写出,合并即得。 |
| 11 | Romberg/Gauss | 计算积分 | ✅ Romberg 用 (R_{k,j}) 外推;Gauss 用节点/权重表。 |
| 12 | 数值微分 | 差商/外推 | ✅ 中心差分 (O(h^2));Richardson 外推 (O(h^4))。 |