非线性方程求根迭代公式的收敛性_牛顿迭代法解方程的N-S流程图

(27) 2023-08-30 08:12

Hi,大家好,我是编程小6,很荣幸遇见你,我把这些年在开发过程中遇到的问题或想法写出来,今天说一说非线性方程求根迭代公式的收敛性_牛顿迭代法解方程的N-S流程图,希望能够帮助你!!!。

一、牛顿法

1.实质:牛顿法实质上是一种线性方法,其基本思想是将非线性方程f(x)=0逐步归结为某种线性方程来解。

2.牛顿法公式:

已知方程f(x)=0有近似解xk,假设非线性方程求根迭代公式的收敛性_牛顿迭代法解方程的N-S流程图_https://bianchenghao6.com/blog__第1张,将f(x)在点xk泰勒展开,有非线性方程求根迭代公式的收敛性_牛顿迭代法解方程的N-S流程图_https://bianchenghao6.com/blog__第2张则方程f(x)=0可近似表示为:非线性方程求根迭代公式的收敛性_牛顿迭代法解方程的N-S流程图_https://bianchenghao6.com/blog__第3张,根为:非线性方程求根迭代公式的收敛性_牛顿迭代法解方程的N-S流程图_https://bianchenghao6.com/blog__第4张则迭代法:

非线性方程求根迭代公式的收敛性_牛顿迭代法解方程的N-S流程图_https://bianchenghao6.com/blog__第5张

 

 3.牛顿法几何意义:

方程发f(x)=0的根非线性方程求根迭代公式的收敛性_牛顿迭代法解方程的N-S流程图_https://bianchenghao6.com/blog__第6张可解释为曲线y=f(x)与x轴的交点横坐标,如图:

非线性方程求根迭代公式的收敛性_牛顿迭代法解方程的N-S流程图_https://bianchenghao6.com/blog__第7张

例题:

 

非线性方程求根迭代公式的收敛性_牛顿迭代法解方程的N-S流程图_https://bianchenghao6.com/blog__第8张

非线性方程求根迭代公式的收敛性_牛顿迭代法解方程的N-S流程图_https://bianchenghao6.com/blog__第9张

 牛顿法的优点是收敛快,缺点是计算量大且计算求导困难,并且只有初始近似x0在x*的附近才能保证收敛,若x0不合适可能不收敛。

二、牛顿法改进

1.简化牛顿法迭代公式:

非线性方程求根迭代公式的收敛性_牛顿迭代法解方程的N-S流程图_https://bianchenghao6.com/blog__第10张

 2.几何意义:用斜率非线性方程求根迭代公式的收敛性_牛顿迭代法解方程的N-S流程图_https://bianchenghao6.com/blog__第11张的平方弦与x轴的交点,做非线性方程求根迭代公式的收敛性_牛顿迭代法解方程的N-S流程图_https://bianchenghao6.com/blog__第12张的近似。

3.牛顿下山法:

(1)基本思想:将牛顿法前后两次迭代结果非线性方程求根迭代公式的收敛性_牛顿迭代法解方程的N-S流程图_https://bianchenghao6.com/blog__第13张进行加权平均,作为新的非线性方程求根迭代公式的收敛性_牛顿迭代法解方程的N-S流程图_https://bianchenghao6.com/blog__第14张,并且保证非线性方程求根迭代公式的收敛性_牛顿迭代法解方程的N-S流程图_https://bianchenghao6.com/blog__第15张,其中 为下山因子, ,选择 时, 从 开始,逐次将 减半进行试算,直到 满足 为止。

 (2)公式:非线性方程求根迭代公式的收敛性_牛顿迭代法解方程的N-S流程图_https://bianchenghao6.com/blog__第16张非线性方程求根迭代公式的收敛性_牛顿迭代法解方程的N-S流程图_https://bianchenghao6.com/blog__第17张

三、重根情形

非线性方程求根迭代公式的收敛性_牛顿迭代法解方程的N-S流程图_https://bianchenghao6.com/blog__第18张,且非线性方程求根迭代公式的收敛性_牛顿迭代法解方程的N-S流程图_https://bianchenghao6.com/blog__第19张,则称非线性方程求根迭代公式的收敛性_牛顿迭代法解方程的N-S流程图_https://bianchenghao6.com/blog__第20张是方程的m重根,则非线性方程求根迭代公式的收敛性_牛顿迭代法解方程的N-S流程图_https://bianchenghao6.com/blog__第21张

 牛顿法:非线性方程求根迭代公式的收敛性_牛顿迭代法解方程的N-S流程图_https://bianchenghao6.com/blog__第22张其中非线性方程求根迭代公式的收敛性_牛顿迭代法解方程的N-S流程图_https://bianchenghao6.com/blog__第23张非线性方程求根迭代公式的收敛性_牛顿迭代法解方程的N-S流程图_https://bianchenghao6.com/blog__第24张,因非线性方程求根迭代公式的收敛性_牛顿迭代法解方程的N-S流程图_https://bianchenghao6.com/blog__第25张非线性方程求根迭代公式的收敛性_牛顿迭代法解方程的N-S流程图_https://bianchenghao6.com/blog__第26张,则牛顿法线性收敛。

(1)改进一:

非线性方程求根迭代公式的收敛性_牛顿迭代法解方程的N-S流程图_https://bianchenghao6.com/blog__第27张其中m为几个重根,则非线性方程求根迭代公式的收敛性_牛顿迭代法解方程的N-S流程图_https://bianchenghao6.com/blog__第28张则迭代法非线性方程求根迭代公式的收敛性_牛顿迭代法解方程的N-S流程图_https://bianchenghao6.com/blog__第29张至少二阶收敛。

(2)改进二:

 若 非线性方程求根迭代公式的收敛性_牛顿迭代法解方程的N-S流程图_https://bianchenghao6.com/blog__第30张非线性方程求根迭代公式的收敛性_牛顿迭代法解方程的N-S流程图_https://bianchenghao6.com/blog__第31张的m重根,则非线性方程求根迭代公式的收敛性_牛顿迭代法解方程的N-S流程图_https://bianchenghao6.com/blog__第30张 是 的m-1重根。 令 非线性方程求根迭代公式的收敛性_牛顿迭代法解方程的N-S流程图_https://bianchenghao6.com/blog__第33张,则 非线性方程求根迭代公式的收敛性_牛顿迭代法解方程的N-S流程图_https://bianchenghao6.com/blog__第34张非线性方程求根迭代公式的收敛性_牛顿迭代法解方程的N-S流程图_https://bianchenghao6.com/blog__第31张 的单根,对非线性方程求根迭代公式的收敛性_牛顿迭代法解方程的N-S流程图_https://bianchenghao6.com/blog__第36张 用牛顿法至少有二阶收敛性。 迭代公式如下:

非线性方程求根迭代公式的收敛性_牛顿迭代法解方程的N-S流程图_https://bianchenghao6.com/blog__第37张

 例题:

非线性方程求根迭代公式的收敛性_牛顿迭代法解方程的N-S流程图_https://bianchenghao6.com/blog__第38张 

 结果:非线性方程求根迭代公式的收敛性_牛顿迭代法解方程的N-S流程图_https://bianchenghao6.com/blog__第39张

 

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