《数值计算方法(第三版)》详细介绍了科学与工程计算中常用的数值计算方法,突出科学计算的基本思想方法,注重数学软件在科学计算中的基本训练。全书主要内容包括数值代数(线性方程组的直接与迭代解法、矩阵特征值问题的计算)、非线性方程与方程组的数值解法、数值逼近(代数插值与函数的逼近)、数值积分与微分、常微分方程数值解法等。每章均附有习题和数值实验(包括MATLAB软件介绍及其基本数值算法的MATIAB实现)。
《数值计算方法(第三版)》可作为高等院校信息与计算科学专业、数学与应用数学以及计算机软件专业、通信工程等工科类及研究生的教材,也可供从事科学与工程计算的科技人员参考。
本书第二版(2009年)出版已经近10年,作为“数值计算方法”精品课自编教材,在使用过程中得到了许多老师和同学的肯定和帮助。根据近几年本学科内容的不断发展和教材使用情况,在保持原书基本风格和体系的前提下,对部分内容和技术细节作了修订,修订的基本内容如下:
一、增加附录,对MATLAB软件做了基本介绍,并对基本语句给出了MATLAB编程实例。
二、将原书第4章“多项式插值与逼近”分为两章:多项式插值和最佳逼近。
三、取消第7章,将原第7章“数据拟合”和“最小二乘法”部分合并到最佳逼近章节,并增加“可化为线性拟合的非线性参数拟合”小节。将原第7章“Givens变换和Householder变换”“奇异值分解”等放在第8章“特征值问题的计算方法”部分,取消“广义逆”小节。
四、在第1章增加“单精度与双精度”小节。
五、由于相似性,第3章删除了块三角分解;第4章增加了重节点插值。
六、第8章由于篇幅所限,删除了较为专门化的二分法。
七、第9章增加了差分法简介。
八、对全书的习题做了全面的整理修订,剔除了一些不适用和过难或过于简单的习题,增加了一些有意义的与教材匹配的习题。
九、对各章所附的数值实验习题(包括实验目的、问题提出与实验要求)也进行了全面更新与修订,更利于课堂讲授和学生实习(实验学时可以控制在16个学时左右)。
本书由李维国和聂立新主持修订,刘新海和乔田田等参与了部分章节的编写和习题的解答工作,柳毓松参与了数值实验部分的编写。全书由李维国统稿。
本书注重讲练结合、理论分析与数值实验并重的模式,着力培养学生的数值计算思想方法和科学计算实践动手能力。带星号的节供读者选学,带星号的习题和数值实验供读者选做。
我们再次感谢使用本书的师生和其他广大读者对本书提出的宝贵意见。
第1章 绪论
§1.1 误差
§1.2 误差分析的方法与原则
§1.3 算法的软件实现与计算机的数系结构
习题1
数值实验1
第2章 非线性方程的数值解法
§2.1 二分法
§2.2 迭代法
§2.3 迭代收敛的加速方法
§2.4 牛顿迭代法
§2.5 弦割法与抛物线法
习题2
数值实验2
第3章 线性代数方程组的直接解法
§3.1 三角形方程组和三角分解
§3.2 选主元三角分解
§3.3 平方根法
§3.4 向量范数和矩阵范数
§3.5 线性方程组的敏度分析与病态方程组的解法
习题3
数值实验3
第4章 多项式插值
§4.1 插值问题
§4.2 插值多项式的构造方法
§4.3 Hermite插值问题
§4.4 分段插值
§4.5 三次样条插值
习题4
数值实验4
第5章 最佳逼近
§5.1 最佳逼近问题的提出
§5.2 最佳平方逼近
§5.3 正交多项式
§5.4 最佳一致逼近
§5.5 最佳一致逼近多项式求法的讨论
§5.6 数据拟合的最小二乘法
习题5
数值实验5
第6章 数值积分与数值微分
§6.1 数值求积的基本问题
§6.2 牛顿一柯特斯公式
§6.3 复化求积公式
§6.4 龙贝格积分法
§6.5 高斯求积公式
§6.6 * 积分方程的数值解
§6.7 数值微分
习题6
数值实验6
第7章 线性与非线性方程组的迭代解法
§7.1 Jacobi迭代法和Gauss-Seidel迭代法
§7.2 Jacobi与G-S迭代的收敛性分析
§7.3 超松弛迭代法
§7.4 共轭梯度法
§7.5 非线性方程组的迭代解法
习题7
数值实验7
第8章 特征值问题的计算方法
§8.1 基本概念与性质
§8.2 幂法与反幂法
§8.3 Jacobi方法
§8.4 QR方法
习题8
数值实验8
第9章 常微分方程数值解法
§9.1 引言
§9.2 Euler方法
§9.3 Runge-Kutta方法
§9.4 线性多步法与预估一校正格式
§9.5 理论分析
§9.6 方程组及高阶方程数值方法
§9.7 刚性方程组
§9.8 边值问题
习题9
数值实验9
附录A MATLAB简介
§A.1 MATLAB初识
§A.2 MATLAB编程初步
§A.3 MATLAB应用实例
附录B 部分习题求解提示与参考答案
参考文献
名词索引