《数值分析》课程是一门实用性很强的基础课,通过本课程的学习,要求掌握数值计算的基本观念、基本方法及其原理,培养应用计算机从事科学和工程计算的能力。
学时:60
教材:孙志忠、袁慰平、闻震初,数值分析(第二版),东南大学出版社,2002年1月。
参考书:孙志忠,计算方法典型例题分析,科学出版社,2001年3月。
第一章 结论(6学时)
1.数值分析研究对象
2.误差基本概念:误差来源、绝对误差、相对误差、有效数、数据误差对函数值的影响,四则运算误差估计式。
3.机器数系:数的浮点表示,机器数系,机器数的运算规则。
4.数值稳定性:算法的数值稳定性,病态问题,秦九韶算法。
第二章 非线性方程解法(9学时)
1.概述:非线性方程求根步骤,二分法。
2.简单迭代法:迭代格式的构造,收敛定理(述而不证),局部收敛定义,局部收敛定理(述而不证)。
3.Newton法:Newton迭代公式,证明其局部收敛性,大范围收敛性定理(述而不证),Newton法的变形,Newton下山法及割线法,重根的处理。
4.多项式方程求根:多项式实零点的界,劈因子法。
第三章 线性代数方程组数值解法(12学时)
1.引言
2.消去法:三角方程组解法,Gauss消去法,追赶法,选列主元Gauss消去法。
3.矩阵的直接分解法:LU直接分解紧凑格式,选列主元直接分解法。
4.误差分析:向量范数和矩阵范数定义,性质(述而不证),||·||1,||·||2,||·||∞计算公式(不证),谱半径,ρ(A)≤||A||,实用误差分析。
5.迭代法:Jacobi迭代法,Gauss-Seidel迭代法,迭代法收敛性,充要条件(分析至Bk→0以下不证),充分条件:||B||<1,A严格对角占优(不证)
第四章 插值与逼近
1.Lagrange插值:Lagrange插值多项式,插值余项。
2.Newton插值:差商定义,差商表,Newton插值多项式,差商性质,差商型余项表达式。
3. Hermite插值(重节点插值),重节点差商,Newton型Hermite插值多项式的求法。
4.高次插值多项式的缺点及分段线性插值。
5.三次样条插值:三次样条插值函数的三弯矩方程求法。
6.最佳平方逼近:内积空间,离散数据的最小二乘法,超定方程组的最小二乘解,连续函数最佳平方逼近。
第五章 数值积分与数值微分(9学时)
1.数值积分基本概念:构造数值积分公式的基本思想,求积公式的定义。
2.插值型求积公式:插值型求积公式的定义,梯形公式,Simpson公式,Cotes公式,插值型求积公式的截断误差,代数精度,插值型求积公式与代数精度间的关系,推导梯形公式和Simpson公式的截断误差表达式RT、RS,了解Cotes公式截断误差Rc的表达式。
3.复化求积公式:Tn,Sn,Cn及其截断误差,步长的自适应算法(不证)。
4.Romberg求积法。
5.Gauss求积公式:定义,二点Gauss公式,Legendre多项式,Gauss-Legendre求积公式(查表写出公式),截断误差表达式。
6.数值微分:插值型求导公式及其截断误差
第六章 常微分方程数值解法(9学时)
1.概论
2.Euler方法:Euler公式,梯形公式,预测校正公式,改进Euler公式,局部截断误差,整体截断误差,方法的阶。
3.Runge-Kutta方法:基本思想,二阶Runge-kutta公式的推导,三阶和四阶Runge-kutta公式(不要求推导)
4.单步方法的收敛性和稳定性,(定理述而不证)
5.线性多步法:基本思想,四阶Adams显式公式,四阶Adams隐式公式,预测校正公式,四阶Adams显式公式与四阶Runge-Kutta公式的比较,会使用公式,了解多步法的收敛性和稳定性的定义及有关结果。