北航数值分析大作业题目三.doc

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《数值分析》第三次大作业 算法的设计方案: (一)、总体方案设计: (1)解非线性方程组。将给定的当作已知量代入题目给定的非线性方程组,求得与相对应的数组t[i][j],u[i][j]。 (2)分片二次代数插值。通过分片二次代数插值运算,得到与数组t[11][21],u[11][21]]对应的数组z[11][21],得到二元函数z=。 (3)曲面拟合。利用x[i],y[j],z[11][21]建立二维函数表,再根据精度的要求选择适当k值,并得到曲面拟合的系数矩阵C[r][s]。 (4)观察和的逼近效果。观察逼近效果只需要重复上面(1)和(2)的过程,得到与新的插值节点对应的,再与对应的比较即可,这里求解可以直接使用(3)中的C[r][s]和k。 (二)具体算法设计: (1)解非线性方程组 牛顿法解方程组的解,可采用如下算法: 1)在附近选取,给定精度水平和最大迭代次数M。 2)对于执行 = 1 \* GB3 ① 计算和。 = 2 \* GB3 ② 求解关于的线性方程组 = 3 \* GB3 ③ 若,则取,并停止计算;否则转 = 4 \* GB3 ④。 = 4 \* GB3 ④ 计算。 = 5 \* GB3 ⑤ 若,则继续,否则,输出M次迭代不成功的信息,并停止计算。 (2)分片双二次插值 给定已知数表以及需要插值的节点,进行分片二次插值的算法: 设已知数表中的点为: ,需要插值的节点为。 1) 根据选择插值节点: 若或,插值节点对应取或, 若或,插值节点对应取或。 若 则选择为插值节点。 2)计算 插值多项式的公式为: 注:本步进行插值运算的是,利用与的对应关系就可以得到与的对应关系。 (3)曲面拟合 根据插值得到的数表进行曲面拟合的过程: 根据拟合节点和基底函数写出矩阵B和G: 计算 。 在这里,为了简化计算和编程、避免矩阵求逆,记: , 对上面两式进行变形,得到如下两个线性方程组: , 通过解上述两个线性方程组,则有: 对于每一个, 。 拟合需要达到的精度条件为: 。 其中对应着插值得到的数表中的值。 让k逐步增加,每一次重复执行以上几步,直到 成立。此时的k值就是要求解最小的k。 源程序: #includestdio.h #includeiostream #includestdlib.h #includemath.h #includefloat.h #includeiomanip #define Epsilon1 1e-12 /*解线性方程组时近似解向量的精度*/ #define M 200 /*解线性方程组时的最大迭代次数*/ #define N 10 /*求解迭代次数时假设的k的最大值,用于定义包含k的存储空间*/ void Newton(); /*牛顿法求解非线性方程组子程序*/ void fpeccz(); /*分片二次代数插值子程序*/ void qmnh(); /*曲面拟合子程序*/ void duibi(); /*对比??和p逼近效果的子程序*/ double x[11],y[21],t[11][21],u[11][21];/*定义全局变量*/ double z[11][21],C[10][10]; double kz; void Newton(double x[11],double y[21])/*牛顿法求解非线性方程组子程序*/ { double X[4],dx[4],F[4],dF[4][4],temp,m,fx,fX; int i,j,k,l,p,ik,n; for(i=0;i=10;i++) { for(j=0;j=20;j++) { X[0]=1; /*选取迭代初始向量,四个分别代表t,u,v,w*/ X[1]=1; X[2]=1; X[3]=1; n=0; loop1:{ F[0]=0.5*cos(X[0])+X[1]+X[2]+X[3]-x[i]-2.67; F[1]=X[0]+0.5*sin(X[1])+X[2]+X[3]-y[j]-1.07; F[2]=0.5*X[0]+X[1]+cos(X[2])+X[3]-x[i]-3.74; F[3]=X[0]+0.5*X[1]+X[2]+sin(X[3])-y[j]-0

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