Phương pháp số: bài tập và câu hỏi ôn thi

Tính các đáp án không có công thức: nghiệm của phương trình bằng chia đôi và Newton–Raphson, nội suy trong bảng, tích phân số bằng quy tắc hình thang và Simpson, và phương trình vi phân bằng Euler, Heun và Runge–Kutta. Đề thi yêu cầu vài vòng lặp trong một bảng và độ lớn của sai số.

Gói ôn nước rút (PDF)Bảng công thức, các bước phương pháp và bài tập có lời giải đầy đủ, sẵn sàng để in.

Các chủ đề trong môn học này

  1. Phương pháp sốnghiệm và nội suy · quy tắc hình thang và Simpson · Euler, Heun và Runge–Kuttabài tính toán
  2. Dãy số & chuỗicấp số cộng và cấp số nhân · hội tụ và chuỗi lũy thừa · đa thức Taylor và Maclaurinbài tính toán
  3. Ma trận và định thứcđịnh thức 2×2 · 3×3 và phép nhân · giá trị riêng và hệ phương trìnhbài tính toán
  4. Phương trình vi phântăng trưởng và suy giảm theo hàm mũ · Định luật làm nguội Newton · tuyến tính cấp mộtbài tính toán

Mẹo làm bài thi Phương pháp số

  • Hãy giữ ít nhất sáu chữ số có nghĩa trong mỗi giá trị lặp và chỉ làm tròn đáp án cuối.
  • Hãy ghi các trọng số của quy tắc tích phân dưới bảng giá trị trước khi cộng bất cứ thứ gì.
  • Hãy dùng đa thức Taylor để giải thích sai số: sai số của Euler tỉ lệ với h, của Simpson với h⁴.

Ví dụ có lời giải

Phương pháp sốDễ

Phương pháp chia đôi bắt đầu trên một khoảng dài 4. Mỗi bước chia đôi khoảng. Cần ít nhất bao nhiêu bước n trước khi khoảng ngắn hơn 0,0001?

b − a = 4ε = 0,0001

Tìm n

Hiện các gợi ý
  1. Sau n bước khoảng có độ dài (b − a)/2ⁿ.
  2. Hãy giải 4/2ⁿ < 0,0001, nên 2ⁿ > 40000.
  3. n > log₂(40000) = 15,29
Hiện đáp án và lời giải từng bước

Tìm nghiệm và nội suy: phương pháp chia đôi giữ một khoảng [a, b] mà f đổi dấu trên đó; mỗi bước lấy trung điểm c = (a + b)/2 và giữ nửa mà dấu vẫn đổi, nên sau n bước khoảng có độ rộng (b − a)/2ⁿ. Newton–Raphson đi theo tiếp tuyến đến trục: xn+1 = xn − f(xn)/f′(xn); gần một nghiệm đơn nó gần như nhân đôi số chữ số đúng sau mỗi bước. Nội suy tuyến tính giữa hai điểm của bảng: y = y₁ + (y₂ − y₁)(x − x₁)/(x₂ − x₁).

Điều kiện

4/2ⁿ < 0,0001 → 2ⁿ > 40000

Logarit

n > ln(40000)/ln 2 = 15,29
n = 16

Kiểm tra

2¹⁵ = 32768 < 40000 < 2¹⁶ = 65536

Đáp số

n = 16
Dãy số & chuỗiTrung bình
kSn​12345678910S = ?

Hãy tìm tổng S = Σk=1∞ 12/(k(k + 3)).

ak = 12/(k(k + 3))

Tìm S

Hiện các gợi ý
  1. Phân thức đơn giản: 1/(k(k + 3)) = (1/3)·(1/k − 1/(k + 3)).
  2. Hãy viết ra vài số hạng đầu: hầu hết chúng triệt tiêu nhau (tổng thu gọn).
  3. Phần còn lại là (12/3)·(1 + … + 1/3).
Hiện đáp án và lời giải từng bước

Hội tụ: nếu các số hạng không tiến về 0 thì chuỗi phân kỳ (tiêu chuẩn số hạng thứ n). Σ1/kᵖ chỉ hội tụ khi p > 1, và Σrᵏ chỉ khi |r| < 1. Hãy so sánh một chuỗi với một trong các chuỗi này khi các số hạng của nó có dạng giống chúng với k lớn. Tiêu chuẩn tỉ số: L = lim |ak+1/ak|; tiêu chuẩn căn: L = lim |ak|1/k. L < 1 hội tụ, L > 1 phân kỳ, L = 1 không kết luận được. Một chuỗi lũy thừa Σck(x − x₀)ᵏ hội tụ khi |x − x₀| < R với R = lim |ck/ck+1|; một chuỗi đan dấu có các số hạng giảm dần về 0 thì hội tụ.

Phân thức riêng

12/(k(k + 3)) = (12/3)·(1/k − 1/(k + 3))

Hủy

S = (12/3)·(1 + 1/2 + 1/3) = 7,333

Đáp số

S = 7,333

Cách luyện tập hoạt động

  • “Luyện tập môn học này” trộn các bài từ mọi chủ đề của nó, giống một kỳ thi thật.
  • Mỗi bài tập có số liệu mới, nên bạn học phương pháp chứ không học thuộc đáp án.
  • Bí rồi? Hãy mở một gợi ý nhỏ trước, và chỉ xem giải thích đầy đủ khi cần.
  • Đề thi thử có tính giờ và không có gợi ý, và bạn nhận được điểm số cùng phần xem lại đầy đủ ở cuối.

Máy tính cho môn học này

Các môn học liên quan