1.填空题

(1) x = (1, -1, 2)T,那么

(2) 设矩阵,那么

(3) 矩阵,则A的条件数

(4) 已知An阶对称矩阵,且ρ(A) = 3,那么

(5) 线性方程组的性态是衡量方程组的解对扰动(误差)的敏感程度的,若较小的扰动带来解的较大变化,那么称方程组是病态的,否则称为良态的.一般如果系数矩阵A的条件数cond(A)  时,方程组是病态的.

(6) 对任一n维向量x =(x1, x2,,xn)T,不同的范数,其值不同,但总满足下面关系式

2.判断题

(1) 对任何非奇异方阵A,都有cond (A) ≥ 1.                      (      )

(2) 对任何非奇异方阵A的任一范数,都有ρ(A) ≥ ||A||.              (      )

(3) 若线性方程组的系数矩阵A的各元素间量级差异很大且无一定规律,或者某些行(列)近似线性相关,则方程组可能为病态的.                            (      )

(4) 方程组的性态是其固有性质,任何方法都不可能改变其病态程度.    (      )

3.设矩阵,求||A||p ( p = 1, 2, ∞)ρ(A)

4.证明:对于矩阵A范数,如果,则:

5.填空题

(1) 已知线性方程组Ax = b为:

① 给右端项b扰动,取无穷大范数,利用公式

估计解x的相对误差,求得

 

  

从而                        

② 给系数矩阵A扰动,取无穷大范数,利用公式

估计解x的相对误差,求得             

从而                        

(2) 希尔伯特(Hilbert)矩阵(又称坡度阵)

是有名的病态阵,当n = 3时,,且随着阶数的增大,条件数迅速增大.

6.给定线性方程组

(1) 分别写出雅可比和高斯-塞德尔迭代格式,并判断它们的收敛性.

(2) 取初值x (0) = (0, 0, 0)T,用(2)中收敛的迭代格式求解(保留到小数点后4位).

7.填空题

(1) 将方程组

中方程的顺序由“①--③”调整为能使雅可比和高斯-塞德尔迭代收敛.

(2) 用高斯-塞德尔迭代法求解线性方程组

那么迭代格式.(填“收敛”或“不收敛”)

(3) 解线性方程组的高斯-赛德尔迭代格式为

8.判断题

(1) 对线性方程组Ax = b构造的雅可比、高斯-塞德尔和超松弛迭代格式的收敛性仅与方程组的系数矩阵A有关,而与迭代初值x (0)无关.                          (      )

(2) 高斯-塞德尔迭代格式一定比雅可比迭代格式收敛速度快.           (      )

(3) 若方阵A严格对角占优,则A非奇异.                           (      )

(4) 对收敛的迭代格式,在迭代计算的过程中,不怕中途出错.             (      )

9.对方程组

用超松弛迭代(取ω = 1.1)求解,取初值x(0) = (0, 0, 0)T,并精确到小数点后3.

9.分别用高斯消去法,列主元消去法解下列方程组((1),(2)用具有舍入的位浮点数进行计算,(3)用于浮点数计算),并比较计算结果。

1

2

3

10. 设有线性方程组

试用高斯消去法,列主元消去法,完全选主元消去法解此方程组(且具有舍入的位浮点数进行计算),比较计算结果。

11.设为对称矩阵,且,经高斯消去法一步后,A约化为

试证明亦是对称矩阵。

12.设,其中U为上三角阵(或下三角阵。)

1)计算解所需要的乘除法次数。

2)设为非奇异的上三角阵,试推导求的递推公式。

13.设是指标为的初等下三角阵,求证:当时,则也是一个指标为的初等下三角阵。

14.试推导矩阵Crout分解的计算公式,其中为下三角阵,为单位上三角阵。

15.设为对称正定,试证明

1的对角元素,

2)经过高斯消去法一步,约化为

亦是对称正定阵。

    16.用高斯-当方法A的逆:

    17.用改进的平方根法解方程组:

    18.用追赶法解方程组:

    19试用部分选主元三角分解法解方程组:

    20.设:(1)计算

2)计算,及

21.设,其中为非奇异矩阵,则

1为对称正定矩阵。

2

22.设,求证:(1(2)

23.如果P为正交矩阵,求证

24.选择题

n阶方阵A满足条件(     )时,线性方程组Ax = b有唯一解.

(A) A非奇异                     (B) R(A) ≠ 0

(C) R(A) < n                     (D) 以上都不对

25.填空题

(1) 如果一种算法在计算中舍入误差积累迅速增长,无法控制,造成结果失真,则称这一算法是数值不稳定的,反之是数值稳定的.高斯消去法是的算法.

(2) 解线性方程组的直接法有消去法与列主元消去法,其中有利于控制误差的增长,这是因为它能有效克服“小”主元带来的现象,从而有效控制误差的增长.

(3) 过三点(1, 1)(2, -1)(3, 1)的抛物线为

(4) 用列主元高斯消去法,对方程组的增广矩阵作初等变换,当进行至

时,下一步所选主元为


26.用高斯消去法求解方程组:

27.用列主元消去法求解方程组(计算结果保留到小数点后3位)

28.判断题

(1) 当矩阵A的各阶前主子式都不等于零时,可唯一地分解为一个单位下三角阵L和一个上三角阵U的乘积.                                                  (      )

(2) 若不计舍入误差,LU分解法是求解线性方程组的精确方法.         (      )

(3) LU分解法中的U就是高斯消去法得到的上三角方程组的系数矩阵.   (      )

29.用矩阵的LU分解法求解线性方程组Ax = b,其中

  

30.用LU紧凑格式分解法求解线性方程组Ax = b,其中

  

31.选择题

(1) 当矩阵A满足条件(     )时,解方程组Ax = bLU分解法就可用改进的平方根法(或称改进的乔累斯基分解法)来求解,从而减少计算量.

(A) A对称正定                   (B) A的所有顺序主子式都大于零

(C) 选项(A)(B)结合             (D) A非奇异

(2) 当方程组Ax = b的系数矩阵为三对角矩阵时,由对ALU分解公式,可得到求解三对角方程组的(    

(A) 乔累斯基分解法               (B) 追赶法

(C) LDLT分解法                   (D) 以上选项都不对

32.填空题:用改进的平方根法(或改进的乔累斯基分解法)求解线性方程组:

对其增广矩阵进行如下的紧凑格式分解:

得到等价的三角形方程组为

   回代解得

33.用追赶法求解方程组: