一元方程求根
已知 f(x)=0,求x.
1.二分法求根
要求:
f(x)連續,且在[a,b]上有根
優點:簡單可靠
缺點:不能求復根和偶重根
解決:選用一個合適的步長h對[a,b]進行掃描搜尋,當發現哪個子區間有根時再用二分法求其中之根。
2.牛頓迭代法
優點:具有平方收斂的速度
缺點:
- 重根情形下為區域性線性收斂
- 計算量大(除了要計算函式值還要計算導數值)
- 選取的初始值要靠近精確解(解決:先用二分法求出足夠精度的
x0再用牛頓法迭代到收斂為止)
補充知識
1、泰勒公式
將一個在
x=x0處具有n階導數的函式
f(x)利用關於
(x−x0)的n次多項式來逼近函式的方法。
f(x)=i=0∑ni!f(i)(x0)(x−x0)i+Rn(x)
其中
f(i)(x)代表
x的
i階導數,剩餘的
Rn(x)是泰勒公式的餘項,是
(x−x0)n的高階無窮小。
2、牛頓法對方程重根的處理
- 已知重根的重數m(m>1),利用m構造新的迭代公式
xk+1=xk−mf′(xk)f(xk)(k=0,1,...) - 未知重根的重數,新迭代公式是
xk+1=xk−[f′(xk)]2−f(xk)f′′(xk)f(xk)f′(xk)(k=0,1,...)
缺點:需要求 f的2階導數,計算量大,應用前提是 f(x)要簡單。
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