第 7 章习题(教材 1–12)
题面数据以颜庆津《数值分析》(第 4 版)第 7 章习题(p.211)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。
| 题 | 主题 | 题面摘要 | 答案 / 提示 |
|---|---|---|---|
| 1–2 | Euler 法 | 写出/计算 Euler 公式 | ✅ (y_{n+1}=y_n+hf(t_n,y_n));误差 (O(h))。 |
| 3 | 改进 Euler | 预测–校正 | ✅ (\bar y=y_n+hf_n),(y_{n+1}=y_n+\frac h2(f_n+f(t_{n+1},\bar y)))。 |
| 4 | 中点公式 | RK2 | ✅ (k_1=f_n,k_2=f(t_n+h/2,y_n+hk_1/2),y_{n+1}=y_n+hk_2)。 |
| 5 | 四阶 RK | 写计算公式 | ✅ 四个斜率 (k_1,\dots,k_4),加权 (1/6,1/3,1/3,1/6)。 |
| 6–7 | 相容性 | 判断单步法是否相容 | ✅ 局部截断误差 (O(h^2)) 即相容;否则不相容。 |
| 8 | Lipschitz/存在唯一 | 验证条件 | ✅ 对 (y) 的偏导有界 ⇒ Lipschitz;由 Picard–Lindelöf 得唯一。 |
| 9 | Euler 绝对稳定步长 | 对给定 (\lambda) 求 (h) | ✅ ( |
| 10 | 多步法 | Adams/预测–校正 | ✅ 先用 RK4 启动,再切 Adams;注意根条件/稳定区间。 |
| 11 | 方程组 | 化一阶系统 | ✅ 令 (Y=(y,y’)^{\mathrm T}),逐分量用 RK。 |
| 12 | 刚性/边值 | 稳定性或打靶 | ✅ 刚性用隐式/A-稳定;边值打靶猜斜率或有限差分。 |