學習《計算方法 數值分析》筆記

2022-09-26 12:09:22 字數 1155 閱讀 7964

第一章 數值分析與科學計算引論

1. 誤差**與分類

模型誤差(數學模型與實際問題之間出現的誤差)不討論

觀測誤差(由觀測產生的誤差,比如觀測溫度、長度、電壓等)不討論

數值分析只研究用數值方法求解數學模型產生的誤差

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當數學模型不能得到精確解時,通常要用數值方法求它的近似解,其近似解與精確解之間的誤差稱為截斷誤差 或 方法誤差。下面舉個例子:

名詞補充:可微函式是指那些在定義域中所有點都存在導數的函式。可微函式的影象在定義域內的每一點上必存在非垂直切線。因此,可微函式的影象是相對光滑的,沒有間斷點、尖點或任何有垂直切線的點。」

例子:可微函式f(x)用泰勒多項式近似代替: (建議看書p4),截斷誤差就是可微函式f(x)和泰勒多項式p(x)之間的差值

用計算機做數值計算時,由於計算機的字長有限,原始資料在計算機上表示時會產生誤差,計算過程又可能會產生新的誤差,這種誤差成為 捨入誤差。

捨入誤差的例子:用3.14159代替pi,則誤差是r = pi - 3.14159

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此外,原始資料或機器上的十進位制數轉化為二進位制數產生的初始誤差通常也歸入捨入誤差。

研究計算結果的誤差是否滿足精度要求就是誤差估計問題

本章主要討論演算法的截斷誤差捨入誤差

2. 誤差與有效數字

def1:設x為準確值,x*為x的乙個近似值,稱e* = x* - x為近似值的絕對誤差,簡稱誤差

通常我們不能算出誤差的準確值,只能估計出誤差的絕對值不超過某個正數,也就是誤差絕對值的乙個上界,這個正數叫做近似值的誤差限

誤差限的絕對值本身不能完全表示近似值的好壞,還要考慮準確值x本身的大小。

通常,我們把近似值的誤差和準確值x的比值稱為近似值x*的相對誤差,記作e_r*。

在實際計算中,由於準確值x一般不知道,因此會把近似值的誤差和近似值x*的比值作為e_r*,這麼做的前提條件是e*/x* 比較小,如下圖 todo:還是記在書裡好

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