9
Huỳnh Hữu Dinh Trường Đại Học Công Nghiệp TPHCM BÀI TẬP PHƯƠNG PHÁP TÍNH Bài tập chương 1 Bài tập 1. Tìm một đoạn li nghiệm của các phương trình sau: 1) x 5 x 30 = 0 2) e 2x x 2 20 = 0 3) x 2 ln(x + 1) 30 = 0 4) x(x + 1) 4 + x(x 2) 50 = 0 5) x 2 sin 3x 40 = 0 6) 3 x+1 + 4 (x+1) 2 + 5 (x+1) 3 + 6 (x+1) 4 = 10 7) x 2 + x +5 50 = 0 8) ln(x 2 + 1) + x 30 = 0 9) x 3 + arctan x 40 = 0 10) 1 x + cos x 10 = 0 Bài tập 2. Giải gần đúng các phương trình trong Bài tập 1 bằng phương pháp lặp (lặp 4 bước, đánh giá sai số bước 4, lấy 7 chữ số có nghĩa), biết bước lặp ban đầu được chọn là trung điểm đoạn li nghiệm. Bài tập 3. (*) Cho phương trình x 3 sin x 30 = 0 (*) có ĐLN [3; 4]. a) Tìm ít nhất hai hàm φ(x) sao cho phương trình (*) tương đương với phương trình x = φ(x), đồng thời max x[3;4] |φ (x)| < 1. b) Với các hàm φ(x) tìm được trong câu a), hãy giải gần đúng phương trình (*) bằng phương pháp lặp sao cho sai số không quá 10 5 , biết bước lặp ban đầu x 0 =3, 5. Với kết quả tìm được, hãy nhận xét hàm φ(x) nào cho nghiệm gần đúng tốt hơn. Bài tập 4. (*) Việc tính gần đúng A với A là số nguyên dương không chính phương có thể thực hiện bằng phương pháp lặp. Chẳng hạn, ta cho A =2. Đặt x = 2, suy ra x 2 2=0 (*). Dễ dàng thấy rằng phương trình (*) có ĐLN là [1; 2], biến đổi phương trình (*) về dạng x = x 2 + 1 x = φ(x). 1) Chứng minh rằng max x[1;2] |φ (x)| < 1. 2) Phải lặp ít nhất bao nhiêu bước thì ta được nghiệm gần đúng có sai số bé hơn 10 7 nếu ta lấy x 0 =1, 5. 1

Bai tap

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Tham khảo

Citation preview

  • Hunh Hu Dinh Trng i Hc Cng Nghip TPHCM

    BI TP PHNG PHP TNH

    Bi tp chng 1Bi tp 1. Tm mt on li nghim ca cc phng trnh sau:

    1) x5 x 30 = 02) e2x x2 20 = 03) x2 ln(x+ 1) 30 = 04) x(x+ 1)4 + x(x 2) 50 = 05) x2 sin 3x 40 = 06) 3

    x+1+ 4

    (x+1)2+ 5

    (x+1)3+ 6

    (x+1)4= 10

    7) x2 +x+ 5 50 = 0

    8) ln(x2 + 1) + x 30 = 09) x3 + arctan x 40 = 010) 1

    x+ cos x 10 = 0

    Bi tp 2. Gii gn ng cc phng trnh trong Bi tp 1 bng phngphp lp (lp 4 bc, nh gi sai s bc 4, ly 7 ch s c ngha), bitbc lp ban u c chn l trung im on li nghim.

    Bi tp 3. (*) Cho phng trnh x3 sin x 30 = 0 (*) c LN [3; 4].a) Tm t nht hai hm (x) sao cho phng trnh (*) tng ng

    vi phng trnh x = (x), ng thi maxx[3;4]

    | (x)| < 1.

    b) Vi cc hm (x) tm c trong cu a), hy gii gn ng phngtrnh (*) bng phng php lp sao cho sai s khng qu 105, bit bclp ban u x0 = 3, 5. Vi kt qu tm c, hy nhn xt hm (x) nocho nghim gn ng tt hn.

    Bi tp 4. (*) Vic tnh gn ngA vi A l s nguyn dng khng

    chnh phng c th thc hin bng phng php lp. Chng hn, tacho A = 2.

    t x =2, suy ra x2 2 = 0 (*). D dng thy rng phng trnh

    (*) c LN l [1; 2], bin i phng trnh (*) v dng x = x2+ 1

    x= (x).

    1) Chng minh rng maxx[1;2]

    | (x)| < 1.

    2) Phi lp t nht bao nhiu bc th ta c nghim gn ng csai s b hn 107 nu ta ly x0 = 1, 5.

    1

  • Hunh Hu Dinh Trng i Hc Cng Nghip TPHCM

    3) Vi A Z>2, chng minh rng phng trnh x2 = A (**) c LNl

    [[A];[

    A]+ 1

    ].

    4) Bin i phng trnh (**) v dng x = x2+ A

    2x= A(x). Chng

    minh rng maxx[[

    A];[

    A]+1]

    |A (x)| < 1.

    Bi tp 5. Cho phng trnh f(x) = 0 c LN [a; b], chng minh rngf (x) v f (x) khng i du trong [a; b] bit:

    1) f(x) = ex2 5x 30 v [a; b] [1; 2].2) f(x) = x2 sin x 50 v [a; b] [7; 8].3) f(x) = x+ ln(x+ 2) 10 v [a; b] [7; 8].4) f(x) = 2

    x+1+ 3

    (x+1)2+ 4

    (x+1)3 7 v [a; b] [0; 1].

    5) f(x) = x3 + arctan x 30 v [a; b] [3; 4].6) f(x) = x(x+ 1)5 + x(x+ 2) 50 v [a; b] [1; 2].7) f(x) = 3x sin 2x 30 v [a; b] [3; 4].8) f(x) = 2x + 3x 10x 30 v [a; b] [3; 4].9) f(x) = 1

    x+ x2 40 v [a; b] [6; 7].

    10) f(x) = x2 +x+ 1 40 v [a; b] [6; 7].

    Bi tp 6. Gii gn ng cc phng trnh trong Bi tp 5 bng phngphp Newton (lp 3 bc, nh gi sai s bc 3, ly 7 ch s c ngha).

    Bi tp chng 2Bi tp 7. Tm chun ca cc vector sau:

    1) X = (4; 5; 9)T .2) Y = (2; sin + cos; tan + cot)T vi (0;

    2).

    3) Z =(2a; a2 + 1;2a;

    2 (a4 + 2)

    )vi a R.

    4) U = (ea + ea; 2 + a2) vi a R>0.Bi tp 8. Tm chun ca cc ma trn sau:

    1) A =

    0, 1 0, 3 0, 20, 4 0 0, 20, 5 0, 3 0, 5

    .2) B =

    sin cos 12 1 2 01 0 1

    vi (0; 2)

    3) C =

    0, 1 1 2 12 0, 05 1 0, 80, 8 0, 7 2, 1 0, 22, 4 0, 2 1 0, 2

    .2

  • Hunh Hu Dinh Trng i Hc Cng Nghip TPHCM

    4) D =(

    ea ea

    2 a

    )vi a R1.

    Bi tp 9. Tm x R A < 1 bit A =

    0, 1 0, 4 xx 0, 5x 0, 20, 2 0, 1 0, 3

    .Bi tp 10. Cho h phng trnh Ax = b c nghim ng l X vnghim xp x X. Hy tnh

    X X v AX b.1)

    {12x1 +

    13x2 =

    163

    13x1 +

    14x2 =

    1168

    v X = (17;1

    6)T ; X = (0, 142;0, 166)T .

    2)

    x1 + 2x2 + 3x3 = 12x1 + 3x2 + 4x3 = 13x1 + 4x2 + 6x3 = 2

    vX = (0;7; 5)T ; X = (0, 01;6, 98; 5, 02)T .

    3)

    x1 + 0, 1x1 + 0, 3x3 = 1, 40, 1x1 + x2 + 0, 6x3 = 1, 70, 2x1 + 0, 3x2 + x3 = 1, 5

    vX = (1, 1, 1)T ; X = (1, 01; 0, 98; 0, 95)T .

    Bi tp 11. Gii cc h phng trnh sau y bng phng php lpn (lp 3 bc, nh gi sai s bc 3, ly 7 ch s c ngha):

    1)

    10x1 + 2x2 + 3x3 = 182x1 + 25x2 + 5x3 = 37x1 + 4x2 + 20x3 = 45

    .

    2)

    3x1 + 20x2 x3 = 238x1 + 3x2 + 40x3 = 1125x1 + 2x2 + x3 = 27

    .

    3)

    10x1 + 2x2 + x3 x4 = 13x1 + 20x2 + 2x3 + x4 = 232x1 + x2 + 25x3 + 2x4 = 282x1 + x2 + 3x3 + 40x4 = 6

    .

    4)

    x1 + x2 + 2x3 + 25x4 = 2710x1 + 50x2 + x3 x4 = 59x1 + 3x2 + 40x3 + x4 = 540x1 + x2 + 3x3 x4 = 40

    .

    Bi tp 12. Cho h phng trnhx 0, 1y + 0, 3z = 0, 90, 2x+ y + 0, 3z = 1, 20, 1x+ 0, 2y + z = 0, 3

    (1)

    Nu s dng phng php lp n gii gn ng h phng trnh(1) th ta phi lp t nht bao nhiu bc c s khng qu 105.

    3

  • Hunh Hu Dinh Trng i Hc Cng Nghip TPHCM

    Bi tp 13. Gii cc h phng trnh Bi tp 11 bng phng phpSeidel (lp 3 bc, nh gi sai s bc 3, ly 7 ch s c ngha).

    Bi tp 14. Cho h phng trnhx1 0, 01x2 0, 02x3 + 0, 05x4 = 10, 03x1 + x2 0, 01x3 + 0, 1x4 = 10, 04x1 + 0, 05x2 + x3 + 0, 04x4 = 20, 01x1 + 0, 02x2 0, 07x3 + x4 = 2

    (2)

    Nu s dng phng php lp n gii gn ng h phng trnh(2) th ta phi lp t nht bao nhiu bc c s khng qu 105.

    Bi tp chng 3Bi tp 15. Xy dng a thc ni suy dng Lagrange ca hm s y =f(x) cho bi bng s liu:

    a) x 0 2 3y 2 4 10

    b) x 1, 1 1, 2 1, 3y 0 4 8

    c) x 1 2 3 5y 1 3 6 8

    d) x 1, 0 1, 2 1, 4 1, 6y 2 3 4 5

    Bi tp 16. Xy dng a thc ni suy dng Newton ca hm s y = f(x)cho bi bng s liu trong Bi tp 15.

    Bi tp 17. Cho hm s f(x) =x+ 2 c gi tr ti cc mc x0 = 0; x1 =

    1;x2 = 2; x3 = 4 c cho bi bng sau:

    x 0 1 2 4y 1, 4142 1, 7321 2 2, 2361

    1) Xy dng a thc ni suy dng Newton ca hm s f(x) cho bibng s liu trn.

    2) Tnh gn ng f(3) (ly 5 ch s c ngha) v nh gi sai s ktqu tm c.

    Bi tp 18. Cho hm s f(x) = cos x c gi tr ti cc mc x0 =0, 698;x1 = 0, 733; x2 = 0, 768; x3 = 0, 803 c cho bi bng sau:

    4

  • Hunh Hu Dinh Trng i Hc Cng Nghip TPHCM

    x 0, 698 0, 733 0, 768 0, 803y 0, 7661 0, 7432 0, 7193 0, 6946

    1) Xy dng a thc ni suy dng Newton ca hm s f(x) cho bibng s liu trn.

    2) Tnh gn ng f(0, 750) (ly 5 ch s c ngha) v nh gi sai skt qu tm c.

    Bi tp 19. Hm li (error function) c cho bi cng thc

    erf (x) =2

    x0

    et2

    dt.

    Gi tr ca hm erf(x) ti cc mc xi = 0, 2; i = 0, 5 c cho bi bng

    x 0, 0 0, 2 0, 4 0, 6 0, 8 1, 0y 0 0, 1256 0, 2417 0, 3407 0, 4187 0, 4754

    1) Xy dng a thc ni suy dng Newton ca hm s f(x) cho bibng s liu trn.

    2) Tnh gn ng f(0, 750) (ly 5 ch s c ngha) v nh gi sai skt qu tm c.

    Bi tp 20. Dng phng php bnh phng b nht xc nh a, b ng thng y = ax+ b l xp x tt nht bng s liu trong Bi tp 15.

    Bi tp 21. Dng phng php bnh phng b nht xc nh a, b hm s y = ax + b sinx l xp x tt nht bng s liu trong Bi tp 15(ch cn chn 2 bng).

    Bi tp 22. Dng phng php bnh phng b nht xc nh a, b hm s y = aebx l xp x tt nht bng s liu trong Bi tp 15 (ch cnchn 2 bng).

    Bi tp 23. Dng phng php bnh phng b nht xc nh a, b hm s y = axb l xp x tt nht bng s liu trong Bi tp 15 (ch cnchn 2 bng).

    Bi tp 24. Dng phng php bnh phng b nht xc nh a, b hm s y = a(x2 + 1) + b

    x+ 1 l xp x tt nht bng s liu trong Bi

    tp 15 (ch cn chn 2 bng).

    Bi tp 25. Dng phng php bnh phng b nht xc nh a, b hm s y = a

    x2 + 1 + b(x+ 1) + 1 l xp x tt nht bng s liu trong

    Bi tp 15 (ch cn chn 2 bng).

    5

  • Hunh Hu Dinh Trng i Hc Cng Nghip TPHCM

    Bi tp 26. Dng phng php bnh phng b nht xc nh a, b hm s y = ax2 + bx+ c l xp x tt nht bng s liu trong Bi tp 15(ch cn chn 2 bng).

    Bi tp 27. Dng phng php bnh phng b nht xc nh a, b hm s y = a(x2 + 1) + b(x+ 1) + c l xp x tt nht bng s liu trongBi tp 15 (ch cn chn 2 bng).

    Bi tp 28. tui trung bnh ln u kt hn ca ph n Nht Bnt nm 1950 ti nm 2000 c cho bi bng s liu sau:

    t f(t) t f(t)1950 23, 0 1980 25, 21955 23, 2 1985 25, 51960 23, 7 1990 26, 11965 24, 1 1995 26, 31970 24, 5 2005 27, 11975 24, 9

    S dng phng php bnh phng b nht, xc nh a, b ngthng y = ax + b l xp x tt nht bng gi tr trn. Vi kt qu tmc, hy d on tui kt hn ln u ca ph n Nht vo nm2005.

    Bi tp 29. Bng s liu sau y cho ta bit s dn nc M (triungi) trong khong thi gian t nm 1900 ti nm 2000:

    t f(t) t f(t)1900 76 1960 2051910 89 1970 2151920 110 1980 2301930 131 1990 2551940 150 2000 2751950 190

    S dng phng php bnh phng b nht, xc nh a, b ngthng y = ax + b l xp x tt nht bng gi tr trn. Vi kt qu tmc, hy d on dn s nc M vo nm 2010.

    Bi tp chng 4Bi tp 30. Tnh gn ng cc tch phn sau bng cng thc hnhthang suy rng (khng nh gi sai s):

    6

  • Hunh Hu Dinh Trng i Hc Cng Nghip TPHCM

    1)21

    ln (x2 + 5) + x3

    x ln (2x+ 1)dx vi n = 8

    2)1,40,4

    x4 x+ 1x2 + 4 + 5

    dx vi n = 10.

    3)2

    0,4

    (x ln (x+ 2) +

    1

    x3 + 1

    )dx vi n = 8.

    4)2,31,3

    (x2 + 2 +

    x

    ln (x+ 1)

    )dx vi n = 10.

    5)2,21,4

    ex2+1dx vi n = 8.

    6)21

    xx2dx vi n = 10.

    7)32

    3x2 + 1

    x4 + 3dx vi n = 10.

    Bi tp 31. Tnh gn ng cc tch phn sau bng cng thc hnhthang suy rng (c nh gi sai s):

    1)10

    x4dx vi n = 10.

    2)32

    x3

    x+ 1dx vi n = 8.

    3)10

    ex2dx vi n = 10.

    4)31

    e2x

    ex + 1dx vi n = 10.

    5)41

    2xdx vi n = 10.

    6)21

    sin 2x

    xdx vi n = 10.

    7)32

    3x+ 1

    x+ 3dx vi n = 10.

    Bi tp 32. Tnh gn ng cc tch phn trong Bi tp 30 bng cngthc Simpson 1/3 (khng nh gi sai s).

    Bi tp 33. Tnh gn ng cc tch phn trong Bi tp 31 bng cngthc Simpson 1/3 (c nh gi sai s).

    7

  • Hunh Hu Dinh Trng i Hc Cng Nghip TPHCM

    Bi tp 34. Error function (hm li) E (x) = 2

    x0

    et2dt c nhiu ng

    dng trong xc sut, thng k v k thut. Bng cch s dng cngthc Simpson 1/3 vi s on chia n = 10, cc bn hy tnh gn ngE (2) (khng nh gi sai s).

    Bi tp 35. Hm Fresnel S (x) =x0

    sin(

    t2

    2

    )dt xut hin ln u trong

    l thuyt v nhiu x nh sng ca nh ton hc ngi Php AugustinFresnel (1788-1827). Gn y, hm Fresnel xut hin trong cc cngtrnh thit k ng quc l. Bng cch s dng cng thc Simpson 1/3vi s on chia n = 10, cc bn hy tnh gn ng S (1) (khng nhgi sai s).

    Bi tp 36. Xt tch phn I =21

    4x2 + 1

    2x+ 1dx.

    1) Tnh tch phn I bng cng thc hnh thang vi n = 10 v nhgi sai s kt qu trn.

    2) Phi chia [1; 2] thnh bao nhiu on bng nhau khi p dngcng thc hnh thang trn s on th sai s khng qu 1010.

    Bi tp 37. Xt tch phn I =32

    x3 + x

    x+ 1dx.

    1) Tnh tch phn I bng cng thc Simson 1/3 vi n = 10 v nhgi sai s kt qu trn.

    2) Phi chia [2; 3] thnh bao nhiu on bng nhau khi p dngcng thc Simson 1/3 trn s on th sai s khng qu 1010.

    Bi tp chng 5Bi tp 38. Gii cc phng trnh vi phn sau bng phng php Eulerci tin:

    1){

    y = x+ yy (0) = 1

    vi x [0; 0, 5];h = 0, 25; = 104.

    2){

    y = x2 + y2

    y (0) = 1vi x [0; 0, 4];h = 0, 2; = 104.

    3){

    y = xy1y2+1

    y (0) = 1vi x [0; 0, 2];h = 0, 1; = 104.

    4){

    y = xy cos(x+ y)y (0, 2) = 1

    vi x [0, 2; 0, 4];h = 0, 1; = 104.

    8

  • Hunh Hu Dinh Trng i Hc Cng Nghip TPHCM

    5){

    y =x+ y + 1

    y (0, 3) = 1vi x [0, 3; 0, 5];h = 0, 1; = 104.

    Bi tp 39. Gii cc phng trnh vi phn sau bng phng phpRunge-Kutta bc 4:

    1){

    y = x+ yy (0) = 1

    vi x [0; 0, 5];h = 0, 25.

    2){

    y = x2 + y2

    y (0) = 1vi x [0; 0, 4];h = 0, 2.

    3){

    y = xy1y2+1

    y (0) = 1vi x [0; 0, 2];h = 0, 1.

    4){

    y = xy cos(x+ y)y (0, 2) = 1

    vi x [0, 2; 0, 4];h = 0, 1.

    5){

    y =x+ y + 1

    y (0, 3) = 1vi x [0, 3; 0, 5];h = 0, 1.

    Bi tp 40. Cho phng trnh vi phn{

    y = 2x+ yy (0) = 1

    vi x [0; 0, 3].

    Tnh y(0, 15) bng cng thc Euler ci tin vi h = 0, 15, ci tin 3 bc.

    Bi tp 41. Cho phng trnh vi phn{

    y = 2x+ cos yy (0, 2) = 1

    vi x [0, 2; 0, 4].

    Tnh y(0, 3) bng cng thc Euler ci tin vi h = 0, 1, sai s = 104.

    Bi tp 42. Cho phng trnh vi phn{

    y = xy + x+ y2

    y (0) = 1vi x

    [0; 0, 3]. Tnh y(0, 15) bng cng thc Runge-Kutta vi h = 0, 15.

    Bi tp 43. Cho phng trnh vi phn{

    y = x2y + y2x+ 2y (0, 2) = 1

    vi x

    [0, 2; 0, 4]. Tnh y(0, 3) bng cng thc Runge-Kutta vi h = 0, 1.

    9