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文檔簡介

1、大 連 理 工 大 學(xué)矩陣與數(shù)值分析上機(jī)作業(yè)課程名稱: 矩陣與數(shù)值分析 研究生姓名: 交作業(yè)日時(shí)間:2016 年 12 月 20日 第1題1.1程序:Clear all;n=input('請輸入向量的長度n:')for i=1:n;v(i)=1/i;endY1=norm(v,1)Y2=norm(v,2)Y3=norm(v,inf)1.2結(jié)果n=10 Y1 =2.9290 Y2 =1.2449 Y3 =1n=100 Y1 =5.1874 Y2 =1.2787 Y3 =1n=1000 Y1 =7.4855 Y2 =1.2822 Y3 =1N=10000 Y1 =9.7876 Y2

2、=1.2825 Y3 =11.3 分析一范數(shù)逐漸遞增,隨著n的增加,范數(shù)的增加速度減??;二范數(shù)隨著n的增加,逐漸趨于定值,無群范數(shù)都是1.第2題2.1程序clear all;x(1)=-10-15;dx=10-18;L=2*103;for i=1:L y1(i)=log(1+x(i)/x(i); d=1+x(i); if d = 1 y2(i)=1; else y2(i)=log(d)/(d-1); end x(i+1)=x(i)+dx;endx=x(1:length(x)-1);plot(x,y1,'r');hold onplot(x,y2);2.2 結(jié)果2.3 分析紅色的曲

3、線代表未考慮題中算法時(shí)的情況,如果考慮題中的算法則數(shù)值大小始終為1,這主要是由于大數(shù)加小數(shù)的原因。第3題3.1 程序clear all;A=1 -18 144 -672 2016 -4032 5376 -4608 2304 -512;x=1.95:0.005:2.05;for i=1:length(x); y1(i)=f(A,x(i); y2(i)=(x(i)-2)9;endfigure(3);plot(x,y1);hold on;plot(x,y2,'r');F.m文件function y=f(A,x)y=A(1);for i=2:length(A); y=x*y+A(i);

4、end;3.2 結(jié)果第4題4.1 程序clear all;n=input('請輸入向量的長度n:')A=2*eye(n)-tril(ones(n,n),0);for i=1:n A(i,n)=1;endn=length(A);U=A;e=eye(n);for i=1:n-1 max_data,max_index=max(abs(U(i:n,i); e0=eye(n); max_index=max_index+i-1; U=e0*U; e1=eye(n); for j=i+1:n e1(j,i)=-U(j,i)/U(i,i); end U=e1*U; Pi=e0;%把變換矩陣存到

5、P中 Li=e1; e=e1*e0*e;endfor k=1:n-2 Ldotk=Lk; for i=k+1:n-1 Ldotk=Pi*Ldotk*Pi; endendLdotn-1=Ln-1;LL=eye(n);PP=eye(n);for i=1:n-1 PP=Pi*PP; LL=Ldoti*LL;end b=ones(n,2);b=e*b; %解方程x=zeros(n,1);x(n)=b(n)/U(n,n);for i=n-1:-1:1 x(i)=(b(i)-U(i,:)*x)/U(i,i);endX=U-1*e-1*eye(n);%計(jì)算逆矩陣AN=X'result2n-4,1=A

6、N;result1n-4,1=x;fprintf('%d:n',n)fprintf('%d ',AN);4.2 結(jié)果n=51.0625-0.875-0.75-0.5-0.06250.06251.125-0.75-0.5-0.06250.06250.1251.25-0.5-0.06250.06250.1250.251.5-0.0625-0.0625-0.125-0.25-0.50.0625n=101.0625-0.875-0.75-0.5-0.06251.0625-0.875-0.75-0.5-0.06250.06251.125-0.75-0.5-0.06250.

7、06251.125-0.75-0.5-0.06250.06250.1251.25-0.5-0.06250.06250.1251.25-0.5-0.06250.06250.1250.251.5-0.06250.06250.1250.251.5-0.0625-0.0625-0.125-0.25-0.50.0625-0.0625-0.125-0.25-0.50.06251.0625-0.875-0.75-0.5-0.06251.0625-0.875-0.75-0.5-0.06250.06251.125-0.75-0.5-0.06250.06251.125-0.75-0.5-0.06250.06250

8、.1251.25-0.5-0.06250.06250.1251.25-0.5-0.06250.06250.1250.251.5-0.06250.06250.1250.251.5-0.0625-0.0625-0.125-0.25-0.50.0625-0.0625-0.125-0.25-0.50.0625同樣的方法可以算出n=20,n=30時(shí)的結(jié)果,這里就不羅列了。第5題5.1 程序clear all;n=input('請輸入向量的長度n:10至20')for i=1:n for j=1:n a(i,j)=1/(i+j-1); endendfor j=1:n sum=0; for

9、k=1:j-1 sum = sum + l(j,k)2; end l(j,j)=sqrt(a(j,j)-sum); for i=j+1:n sum=0; for k=1:j-1 sum =sum + l(i,k)*l(j,k); end l(i,j)=(a(i,j)-sum)/l(j,j); endendb=ones(n,1);y=zeros(n,1);y(n)=b(n)/l(n,n);for i=n-1:-1:1 y(i)=(b(i)-l(i,:)*y)/l(i,i);endl=l'x=zeros(n,1);x(n)=y(n)/l(n,n);for i=n-1:-1:1 x(i)=(

10、y(i)-l(i,:)*x)/l(i,i);endfprintf('%dt',x);fprintf('n');5.2 結(jié)果n=10n=11n=12n=13n=14n=15n=16n=17n=18n=19n=20-746517.86883111493.423-11884558.85478355909.6497329749.5519377549.9445748685378885969.7341571897.81020943960994971030.669820595.08-354658479.91634110905-77484610111-80547115920-8

11、2914903907-72327488690-62111481037-60010758946-1.76915E+11-1.68795E+11-15874441979875543407-549934615923.06265E+123.18327E+123.23484E+122.86169E+122.48062E+122.55037E+127.40163E+126.93865E+12-1.17236E+117.93546E+11-5.20373E+13-5.40791E+13-5.42806E+13-4.8713E+13-4.26882E+13-4.65382E+13-1.3123E+14-1.2

12、1156E+14-761846200487.35352E+11-6.11155E+124.7524E+144.93812E+144.89563E+144.46792E+143.97243E+144.57473E+141.22E+151.11E+152.18036E+11-2.70378E+122.80302E+13-2.62E+15-2.72E+15-2.66E+15-2.48E+15-2.25E+15-2.72E+15-6.64E+15-5.98E+15-3.70513E+116.12295E+12-8.11E+139.24E+159.59E+159.27E+158.90E+158.30E+

13、151.04E+162.17E+161.94E+163.69292E+11-8.64269E+121.51789E+14-2.17E+16-2.25E+16-2.14E+16-2.14E+16-2.07E+16-2.60E+16-4.18E+16-3.74E+16-1.99261E+117.40507E+12-1.83339E+143.40E+163.53E+163.34E+163.52E+163.56E+164.28E+164.06E+163.77E+1644905979430-3.52275E+121.3792E+14-3.55E+16-3.68E+16-3.47E+16-3.89E+16

14、-4.12E+16-4.38E+16-4.89E+15-1.01E+167.13565E+11-5.87483E+132.35E+162.44E+162.37E+162.73E+162.94E+162.40E+16-1.64E+16-5.28E+151.08203E+13-8.98E+15-9.29E+15-1.03E+16-9.10E+15-7.78E+15-4.50E+15-1.23E+16-1.58E+161.50E+151.55E+153.06E+15-2.94E+15-6.68E+151.72E+151.63E+161.04E+162.17168E+12-7.94676E+145.0

15、8E+157.29E+15-1.45E+153.84E+163.85E+161.58892E+14-2.50E+15-2.19E+15-8.57E+15-2.64E+16-2.01E+164.80384E+14-3.1296E+141.48E+16-8.62E+16-7.98E+162.304E+14-9.01E+151.40E+171.19E+171.99E+15-8.07E+16-6.35E+161.70E+161.09E+167.5453E+14第6題6.1 程序clear all;A= 1 2 3 4; -1 3 sqrt(2) sqrt(3); -2 2 exp(1) pi; -sq

16、rt(10) 2 -3 7; 0 2 7 5/2;U=f61(A(:,2);HA=f62(U,A);f.m文件function U=f61(x)e1=eye(length(x),1);U=x-sign(x(1)*sqrt(dot(x,x)*e1;U=U./sqrt(dot(U,U);function HA=f62(U,A)HA=A-2*U*U'*A;6.2 結(jié)果-2.26491106454.7358408697.6958675462.2649110644.44E-16-0.321627306-1.9638167380.1766073764.44E-161.5610545830.6776

17、80956-0.9856702844.44E-16-4.1572272464.5360883032.1766073764.44E-165.8427727540.036088303第7題7.1 程序clear all;max=1000;x(1,:)=1 2 3;for i=1:max x(i+1,1)=(-2+x(i,2)+3*x(i,3)/5; x(i+1,2)=(1+x(i,1)-4*x(i,3)/2; x(i+1,3)=(10+3*x(i,1)-4*x(i,2)/15; err(i)=sqrt(dot(x(i+1,:)-x(i,:),x(i+1,:)-x(i,:); if(err(i) &

18、lt; 10-6) break; endendfigure(7);plot(err);clear err;x(1,:)=1 2 3;for i=1:max x(i+1,1)=(-2+x(i,2)+3*x(i,3)/5; x(i+1,2)=(1+x(i+1,1)-4*x(i,3)/2; x(i+1,3)=(10+3*x(i+1,1)-4*x(i+1,2)/15; err(i)=sqrt(dot(x(i+1,:)-x(i,:),x(i+1,:)-x(i,:); if(err(i) < 10-6) break; endendhold onplot(err,'r');7.2 結(jié)果

19、誤差越來越小。第8題8.1 程序clear all;max=100;x(1)=1;for i=1:max x(i+1)=x(i)-(x(i)3+2*x(i)2+10*x(i)-100)/(3*x(i)2+4*x(i)+10); if(abs(x(i+1)-x(i) < 10-6) break; endendfigure(8)plot(x);clear x;x(1)=0;x(2)=1;for i=2:max x(i+1)=x(i)-(x(i)3+2*x(i)2+10*x(i)-100)/(x(i)3+2*x(i)2+10*x(i)-(x(i-1)3+2*x(i-1)2+10*x(i-1)*

20、(x(i)-x(i-1); if(abs(x(i+1)-x(i) < 10-6) break; endendhold onplot(x,'r');8.2結(jié)果8.3 分析由計(jì)算結(jié)果可知,弦截法的收斂速度比牛頓法的收斂速度快。第9題9.1 程序clear all;f(0,4*pi);f.m文件function = f( l,r )if (r-l<10-6) fprintf('%g,',(r-l)/2+l); returnendif f9(l)*f9(r) < 0 if f9(l+r)/2+l)*f9(l)< 0 f(l,(l+r)/2+l);

21、 end if f9(l+r)/2+l)*f9(r)< 0 f(l+r)/2+l,r); endendif f9(l)*f9(r) > 0 f(l,(l+r)/2+l); f(l+r)/2+l,r);end9.2 結(jié)果X=4.71239、8.24668、17.6715、14.1372第10題10.1 程序clear all;n=3;% 節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)Xj=0:1/n:1;y=sin(pi*Xj);for i=1:n+1 f(i,1)=y(i);endfor j=2:n+1 for i=1:n-j+2; dx=(j-1)/n); f(i,j)=(f(i+1,j-1)-f(i,j-1)/dx

22、; endendfor i=1:n+1 a(i)=f(1,i);endx=0:0.001:1;for i=1:1/0.001+1; y1(i)=sin(pi*x(i); y2(i)=f10(a,Xj,x(i);endfigure(10);plot(x,y1,'r');hold on;plot(x,y2,'');10.2結(jié)果10.3分析有圖像可知插值函數(shù)的值已經(jīng)很接近原函數(shù)的值了。第11題11.1 程序clear all;n=input('請輸入n:') % n代表節(jié)點(diǎn)Xj=-5:1/n:5;Yj=1./(1.+Xj.2); x=-5:0.01:5

23、;for i=1:10/0.01+1; y1(i)=1/(1+x(i)2); y2(i)=f(Yj,Xj,x(i);endfigure(11);plot(x,y1,'r');hold on;plot(x,y2,'');f.m文件function y=f(Yj,Xj,x)y=0;for i=1:length(Yj) l=1; for j=1:length(Xj) if i=j continue; end l=l*(x-Xj(j)/(Xj(i)-Xj(j); end y=y+Yj(i)*l;end11.2 結(jié)果從左往右n依次取1、2、3、4 11.3 分析隨著n的不

24、斷增加,插值越來越接近真實(shí)值。第12題12.1 程序clear all;n=input('請輸入n:') %n=50 100 200 500 1000x=0:2*pi/n:2*pi;for i=1:n+1 X=x(i); Y(i)=exp(3*X)*cos(pi*X);endY(1)=1;for i=1:n X=(x(i)+x(i+1)/2; Y2(i)=exp(3*X)*cos(pi*X);endT=(x(n+1)-x(1)/(2*n)*(Y(1)+2*sum(Y(2:n)+Y(n+1);S=(x(n+1)-x(1)/(6*n)*(Y(1)+4*sum(Y2)+2*sum(Y

25、(2:n)+Y(n+1);13.2 結(jié)果n501002005001000T3.520489119998542e+073.522553497836321e+073.523220478232005e+07S3.523241623782247e+073.523247916807637e+073.523248325445201e+073.523248335509114e+07第13題13.1 程序clear all;G2=f(1/sqrt(3)+f(-1/sqrt(3);G3=0.555555556*f(-0.7745966692)+0.555555556*f(+0.7745966692)+0.88888888889*f(0);G5=0.2369268851*f(-0.9061798459)+0.2369268851*f(+0.9061798459)+. 0.4786286705*f(-0.5384693101)+0.4786286705*f(+0.5384693101)+.0.5688888889*f(0);f.m

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