計(jì)算方法（第3版）

第1章 引論\t1
1．1 從數(shù)學(xué)到計(jì)算\t1
1．2 誤差理論初步\t5
1．2．1 誤差的來(lái)源\t5
1．2．2 誤差的度量\t6
1．2．3 誤差的傳播\t9
1．2．4 數(shù)值穩(wěn)定性\t11
1．3 數(shù)值計(jì)算的若干原則\t12
1．3．1 避免兩個(gè)相近數(shù)相減\t12
1．3．2 避免用絕對(duì)值過(guò)小的數(shù)作為除數(shù)\t13
1．3．3 要防止大數(shù)“吃掉”小數(shù)\t13
1．3．4 簡(jiǎn)化計(jì)算步驟，提高計(jì)算效率\t14
1．3．5 使用數(shù)值穩(wěn)定的算法\t15
本章小結(jié)\t16
習(xí)題1\t17
第2章 計(jì)算方法的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)\t19
2．1 微積分的有關(guān)概念和定理\t19
2．1．1 數(shù)列與函數(shù)的極限\t19
2．1．2 連續(xù)函數(shù)的性質(zhì)\t21
2．1．3 羅爾定理和微分中值定理\t21
2．1．4 積分加權(quán)平均值定理\t22
2．1．5 權(quán)函數(shù)和函數(shù)的內(nèi)積\t23
2．1．6 正交函數(shù)系\t23
2．1．7 勒讓德多項(xiàng)式\t25
2．2 微分方程的有關(guān)概念和定理\t26
2．2．1 基本概念\t26
2．2．2 初值問(wèn)題解的存在唯一性\t28
2．3 線(xiàn)性代數(shù)的有關(guān)概念和定理\t28
2．3．1 線(xiàn)性相關(guān)和線(xiàn)性無(wú)關(guān)\t28
2．3．2 方陣及其初等變換\t30
2．3．3 線(xiàn)性方程組解的存在唯一性\t32
2．3．4 特殊矩陣\t33
2．3．5 方陣的逆及其運(yùn)算性質(zhì)\t35
2．3．6 矩陣的特征值及其運(yùn)算性質(zhì)\t36
2．3．7 對(duì)稱(chēng)正定矩陣\t39
2．3．8 對(duì)角占優(yōu)矩陣\t40
2．3．9 向量的內(nèi)積\t41
2．3．10 向量、矩陣和連續(xù)函數(shù)的范數(shù)\t41
2．3．11 向量序列與矩陣序列的極限\t46
本章小結(jié)\t47
習(xí)題2\t47
第3章 MATLAB編程基礎(chǔ)\t49
3．1 MATLAB R2018b簡(jiǎn)介\t49
3．2 MATLAB R2018b的工作環(huán)境\t51
3．2．1 MATLAB R2018b的工具箱\t51
3．2．2 MATLAB R2018b的命令行窗口\t53
3．2．3 MATLAB R2018b的工作區(qū)\t54
3．2．4 MATLAB R2018b的當(dāng)前文件夾\t54
3．3 MATLAB的變量、常量和數(shù)據(jù)類(lèi)型\t55
3．3．1 常量\t55
3．3．2 變量\t56
3．3．3 數(shù)據(jù)類(lèi)型\t56
3．4 MATLAB的數(shù)值運(yùn)算\t58
3．4．1 向量運(yùn)算\t58
3．4．2 矩陣運(yùn)算\t59
3．5 MATLAB的符號(hào)運(yùn)算\t64
3．5．1 字符串運(yùn)算\t64
3．5．2 符號(hào)表達(dá)式運(yùn)算\t65
3．5．3 符號(hào)矩陣運(yùn)算\t68
3．5．4 符號(hào)微積分運(yùn)算\t69
3．5．5 符號(hào)方程求解\t71
3．6 MATLAB圖形可視化\t73
3．6．1 繪制二維圖形\t73
3．6．2 繪制三維圖形\t74
3．7 MATLAB程序設(shè)計(jì)\t75
3．7．1 MATLAB程序的控制結(jié)構(gòu)\t75
3．7．2 MATLAB文件\t78
3．7．3 MATLAB R2018b程序調(diào)試方法\t78
本章小結(jié)\t81
習(xí)題3\t81
第4章 方程求根\t83
4．1 引言\t83
4．2 二分法\t84
4．3 迭代法\t87
4．3．1 不動(dòng)點(diǎn)迭代\t87
4．3．2 迭代法的收斂性\t88
4．3．3 迭代法的改善\t95
4．4 牛頓迭代法\t96
4．4．1 牛頓迭代公式及其幾何意義\t96
4．4．2 牛頓迭代公式的收斂性\t97
4．4．3 重根情形\t101
4．5 弦截法\t102
4．6 算法實(shí)現(xiàn)\t103
4．6．1 MATLAB編程實(shí)現(xiàn)\t103
4．6．2 MATLAB函數(shù)實(shí)現(xiàn)\t106
本章小結(jié)\t107
習(xí)題4\t108
第5章 解線(xiàn)性方程組的直接法\t110
5．1 引言\t110
5．2 高斯消去法\t111
5．2．1 順序高斯消去法\t111
5．2．2 主元素高斯消去法\t115
5．2．3 高斯-約當(dāng)消去法\t117
5．3 矩陣三角分解法\t119
5．3．1 高斯消去法與矩陣三角分解法\t119
5．3．2 直接三角分解法\t120
5．4 解三對(duì)角線(xiàn)性方程組的追趕法\t124
5．5 誤差分析\t127
5．5．1 病態(tài)方程組與條件數(shù)\t127
5．5．2 病態(tài)方程組的解法\t130
5．6 算法實(shí)現(xiàn)\t131
5．6．1 MATLAB編程實(shí)現(xiàn)\t131
5．6．2 MATLAB函數(shù)實(shí)現(xiàn)\t135
本章小結(jié)\t137
習(xí)題5\t137
第6章 解線(xiàn)性方程組的迭代法\t139
6．1 引言\t139
6．2 雅可比迭代法\t141
6．3 高斯-塞德?tīng)柕╘t142
6．4 迭代法的收斂性\t144
6．5　算法實(shí)現(xiàn)\t151
6．5．1　MATLAB編程實(shí)現(xiàn)\t151
6．5．2　MATLAB函數(shù)實(shí)現(xiàn)\t155
本章小結(jié)\t156
習(xí)題6\t156
第7章 函數(shù)插值\t159
7．1 引言\t159
7．1．1 插值問(wèn)題\t159
7．1．2 插值多項(xiàng)式的存在唯一性\t160
7．2 拉格朗日插值\t161
7．2．1 線(xiàn)性插值與拋物插值\t161
7．2．2 拉格朗日插值\t163
7．2．3 插值余項(xiàng)與誤差估計(jì)\t165
7．3 牛頓插值\t169
7．4 埃爾米特插值\t173
7．5 分段低次插值\t175
7．5．1 高次插值與龍格現(xiàn)象\t175
7．5．2 分段線(xiàn)性插值\t176
7．5．3 分段三次埃爾米特插值\t178
7．6 樣條插值\t180
7．6．1 三次樣條插值函數(shù)\t180
7．6．2 三次樣條插值函數(shù)的求法\t182
7．7 離散數(shù)據(jù)的曲線(xiàn)擬合\t185
7．7．1 曲線(xiàn)擬合問(wèn)題\t185
7．7．2 多項(xiàng)式擬合\t186
7．7．3 正交多項(xiàng)式擬合\t188
7．8 算法實(shí)現(xiàn)\t189
7．8．1 MATLAB編程實(shí)現(xiàn)\t189
7．8．2 MATLAB函數(shù)實(shí)現(xiàn)\t191
本章小結(jié)\t195
習(xí)題7\t195
第8章 數(shù)值積分與數(shù)值微分\t199
8．1 引言\t199
8．1．1 數(shù)值積分的必要性\t199
8．1．2 數(shù)值積分的基本思想\t200
8．1．3 代數(shù)精度\t200
8．1．4 插值型求積公式\t202
8．2 牛頓-柯特斯求積公式\t204
8．2．1 牛頓-柯特斯求積公式的導(dǎo)出\t204
8．2．2 牛頓-柯特斯求積公式的誤差估計(jì)\t207
8．3 復(fù)合求積公式\t209
8．3．1 復(fù)合梯形求積公式\t209
8．3．2 復(fù)合辛普生求積公式\t210
8．4 外推算法與龍貝格算法\t212
8．4．1 變步長(zhǎng)的求積公式\t212
8．4．2 外推算法\t214
8．4．3 龍貝格求積公式\t214
8．5 高斯求積公式\t218
8．5．1 高斯點(diǎn)與高斯求積公式\t218
8．5．2 高斯-勒讓德求積公式\t219
8．5．3 高斯求積公式的穩(wěn)定性和收斂性\t222
8．6 數(shù)值微分\t223
8．6．1 中點(diǎn)公式\t223
8．6．2 插值型微分公式\t225
8．7 算法實(shí)現(xiàn)\t227
8．7．1 MATLAB編程實(shí)現(xiàn)\t227
8．7．2 MATLAB函數(shù)實(shí)現(xiàn)\t230
本章小結(jié)\t233
習(xí)題8\t233
第9章 常微分方程初值問(wèn)題的數(shù)值解法\t237
9．1 引言\t237
9．2 歐拉公式\t238
9．2．1 歐拉公式及其意義\t238
9．2．2 歐拉公式的變形\t239
9．3 單步法的局部截?cái)嗾`差和方法的階\t242
9．4 龍格-庫(kù)塔方法\t245
9．4．1 龍格-庫(kù)塔方法的基本思想\t245
9．4．2 二階龍格-庫(kù)塔方法的推導(dǎo)\t246
9．4．3 經(jīng)典四階龍格-庫(kù)塔方法\t249
9．5 單步法的收斂性和穩(wěn)定性\t251
9．5．1 單步法的收斂性\t251
9．5．2 單步法的穩(wěn)定性\t254
9．6 算法實(shí)現(xiàn)\t257
9．6．1 MATLAB編程實(shí)現(xiàn)\t257
9．6．2 MATLAB函數(shù)實(shí)現(xiàn)\t260
本章小結(jié)\t263
習(xí)題9\t264
第10章 矩陣特征值計(jì)算\t266
10．1 引言\t266
10．2 冪法及反冪法\t268
10．2．1 冪法\t268
10．2．2 反冪法\t271
10．3 QR方法\t272
10．3．1 反射變換\t272
10．3．2 矩陣的QR分解\t274
10．3．3 QR方法的實(shí)現(xiàn)\t275
10．4 雅可比方法\t276
10．4．1 平面旋轉(zhuǎn)矩陣\t276
10．4．2 雅可比方法及其改進(jìn)\t278
10．5 算法實(shí)現(xiàn)\t280
10．5．1 MATLAB編程實(shí)現(xiàn)\t280
10．5．2 MATLAB函數(shù)實(shí)現(xiàn)\t286
本章小結(jié)\t289
習(xí)題10\t290
第11章 函數(shù)優(yōu)化計(jì)算\t291
11．1 引言\t291
11．2 一元函數(shù)優(yōu)化計(jì)算\t292
11．2．1 牛頓法\t292
11．2．2 擬牛頓法\t294
11．2．3 黃金分割法\t294
11．3 多元函數(shù)優(yōu)化計(jì)算\t296
11．3．1 多元函數(shù)有最優(yōu)解的條件\t296
11．3．2 多元函數(shù)數(shù)值求解的原則\t297
11．3．3 梯度法\t298
11．3．4 牛頓法\t300
11．3．5 共軛方向法\t301
11．4 算法實(shí)現(xiàn)\t304
11．4．1 MATLAB編程實(shí)現(xiàn)\t304
11．4．2 MATLAB函數(shù)實(shí)現(xiàn)\t307
本章小結(jié)\t309
習(xí)題11\t309
附錄A 計(jì)算方法實(shí)驗(yàn)\t310
實(shí)驗(yàn)1 方程求根\t311
實(shí)驗(yàn)2 解線(xiàn)性方程組的直接法\t312
實(shí)驗(yàn)3 解三對(duì)角線(xiàn)性方程組的追趕法\t313
實(shí)驗(yàn)4 解線(xiàn)性方程組的迭代法\t314
實(shí)驗(yàn)5 函數(shù)插值問(wèn)題\t315
實(shí)驗(yàn)6 數(shù)值積分\t316
實(shí)驗(yàn)7 數(shù)值微分\t318
實(shí)驗(yàn)8 常微分方程初值問(wèn)題的數(shù)值解法\t319
實(shí)驗(yàn)9 矩陣特征值計(jì)算\t320
實(shí)驗(yàn)10 函數(shù)優(yōu)化計(jì)算\t321
參考文獻(xiàn)\t323