数值分析研究对象与特点
- 计算方法:在计算机上求解数学问题的理论、方法及其软件实现
- 现代科学三个组成:科学理论,科学实验和科学计算
误差
- 误差来源
- 建立数学模型:模型误差
- 测量数据:测量误差
- 构成数值算法:方法误差
- 数值运行执行
- 表示数据有限:舍入误差
- 计算机对无穷过程截断:截断误差
- 绝对误差:
- 精确值:
- 绝对误差界:
- 相对误差:
- 相对误差界:
- 有效位数:
- 四舍五入后绝对误差界限为被保留的数字中最后数位的半个单位:
- 有效数字:如果近似值的误差限是某一位上的半个单位,且该位置到 x 的第一位非零数字一共 n 位, 则称近似值 x 有 n 位有效数字
- 取 位有效数字,则先对 位四舍五入
- 误差界运算
病态问题与条件数
- 病态:初始数据微小扰动,导致计算结果产生很大影响(反之良态)
- 即时算法数值稳定,也无法得到好的解(采集数据就有误差)
- 计算函数值的条件数:
算法中需要注意的地方
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使用数值稳定的算法:输入数据有误差,但在运算过程中摄入误差不增长的算法为数值稳定的
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避免绝对值远小于分子的数做分母
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避免两个绝对值很大的数相乘
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避免两个相近的数相减
- 很大时
- 相近
- 但 不接近
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避免大数吃小数
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简化计算步骤,减少运算次数