数值分析设计实验实验报告
课题一 迭代格式的比较
一、问题提出
设方程f
3
- 3x –1=0 有三个实根 x
*
1
=1.8793 ,
x *2=-0.34727 ,x *3=-1.53209现采用下面三种不同计算格式,求 f(x)=0的根 x *
1
或x *2
1、 x =
21
3x x + 2、 x = 3
1
3-x
3、 x = 313+x
二、要求
1、编制一个程序进行运算,最后打印出每种迭代格式的敛散情况;
2、用事后误差估计k k x x -+1?
ε来
3、初始值的选取对迭代收敛有何影响;
4、分析迭代收敛和发散的原因。 三、目的和意义
1、通过实验进一步了解方程求根的算法;
2、认识选择计算格式的重要性;
3、掌握迭代算法和精度控制;
4、明确迭代收敛性与初值选取的关系。 四、程序设计流程图
五、源程序代码
#include
#include
void main()
{
float x1,x2,x3,q,a,z,p,e=0.00001;
x1=-1.0000;x2=-1.0000;x3=1.0000;
int i,y=3;
printf("0 %f %f %f\n",x1,x2,x3);
q=x1-p;a=x2-p;z=x3-p;
for(i=1;i<=60;i++)
{
if(q
goto a;
else
{ p=x1;
x1=(3*x1+1)/(x1*x1);
printf("%d 1 %f\t",i,x1);
q=x1-p;
}
a: if(a
goto z;
else
{ p=x2;
x2=(x2*x2*x2-1)/3;
printf("%d 2 %f\t",i,x2);
a=x2-p;
}
z: if(z
goto end;
else
{
p=x3;
x3=pow((3*x3+1),1.0/y);
printf("%d 3 %f\n",i,x3);
z=x3-p;
}
end:;
}
}
六。程序运行结果
七.程序运行结果讨论和分析:
对于迭代格式一、二、三对于初值为-1.0000,-1.0000,1.0000分别迭代了37次,8次,10次,由此可知,简单迭代法的收敛性取决于迭代函数,以及初值x 的选取,并且对初值的选取要求较高,需谨慎选取。
课题二 线性方程组的直接算法
一、问题提出
给出下列几个不同类型的线性方程组,请用适当算法计算其解。 1、 设线性方程组
??
?
??
?
??
?
??
?
???
?
?????
???
???
?????--------------------------1368
2438
100
41202
9
13
7264221234179111016103524312053621775868323376162449113151201301231224001056356800
00121324?????????????
??
?
????????????????10987654321x x x x x x x x x x =???????
???
?
?????????????????????-2119381346323125
x *
= (
-1, 0, 1, 2, 0, 3, 1, -1, 2 )T
Gsuss 列主元消去法
#include
#include
#include
#define MAX 100
typedef struct{
int row,col;
float MAT[MAX][MAX];
float Solution[MAX];
}Matrix;
void Gauss(Matrix *M);
void MBack(Matrix *M);
void MSave(Matrix *M);
void MInput(Matrix *M);
void MOutput(Matrix *M); void Solution(Matrix *M); void MSort(Matrix *M,int n);
void main()
{
Matrix Mat;
MInput(&Mat);
MSave(&Mat);
Gauss(&Mat);
MSave(&Mat);
if(Mat.row==Mat.col-1) {
MBack(&Mat);
Solution(&Mat);
}
printf("Press any key to halt...");
getch();
}
void MInput(Matrix *M)
{
int i,j;
printf("输入行数:"); scanf("%d",&M->row); printf("输入列数:"); scanf("%d",&M->col); for(i=0;i
printf("第%d行:",i+1);
for(j=0;j
scanf("%f",&M->MAT[i][j]);
}
}
for(i=0;i
M->Solution[i] = 0;
}
void MOutput(Matrix *M)
{
int i,j;
printf("MATRIX:\n");
for(i=0;i
for(j=0;j
printf("%10.3f",M->MAT[i][j]);
printf("\n");
}
}
void Gauss(Matrix *M)
{
int i,j,k;
float temp;
for(i=0;i
MSort(M,i); MOutput(M);
for(j=i+1;j
temp = M->MAT[j][i];
for(k=0;k
if(temp!=0) {
M->MAT[j][k] /= temp;
M->MAT[j][k] *= M->MAT[i][i];
M->MAT[j][k] -= M->MAT[i][k];
}
}
}
MOutput(M);
}
void MSort(Matrix *M,int n)
{
int i,j,k;
float temp[MAX];
for(i=n;i
for(j=n;j
if(fabs(M->MAT[j][n])
temp[k] = M->MAT[j+1][k];
M->MAT[j+1][k] = M->MAT[j][k];
M->MAT[j][k] = temp[k];
}
}
}
}
}
void MBack(Matrix *M)
{
int i,j;
float sum;
M->Solution[M->row-1] = M->MAT[M->row-1][M->col-1] /
M->MAT[M->row-1][M->row-1];
for(i=M->row-2;i>=0;i--) {
sum = M->MAT[i][M->col-1];
for(j=i+1;j
sum -= M->MAT[i][j]*M->Solution[j];
M->Solution[i] = sum/M->MAT[i][i];
}
}
void Solution(Matrix *M)
{
int i;
printf("Solution:\n");
for(i=0;i
printf("X[%d] = %f\n",i+1,M->Solution[i]); }
void MSave(Matrix *M)
{
int i,j;
FILE *eryar;
eryar = fopen("Matrix.txt","a");
for(i=0;i
for(j=0;j
fprintf(eryar,"%10.3f",M->MAT[i][j]);
fprintf(eryar,"\n");
}
fclose(eryar);
}
2、设对称正定阵系数阵线方程组
???????????????
???
???
??
???----------------------192433600
21411035204111443343104221812334161
206538114140231212200420424??????????????????????????87654321x x x x x x x x = ??
?
??
??
?
?
?
???
?
????????????---4515229232060 x *
= ( 1, -1, 0, 2, 1, -1, 0, 2 )T
平方根法
#include
#include
#include
using namespace std;
int main()
{
int n,i,j,k,m;
cout<<"输入维数:";
cin>>n;
double **A=new double*[(n+1)];
for(i=1;i<=n;i++)
A[i]=new double[n+1];
double *b=new double[n+1];
double *x=new double[n+1];
double *y=new double[n+1];