第七章非线性方程与方程组的数值解法优秀文档.ppt
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7.4牛顿法(4.2)注意到切线方程为又因所给方程(4.4)实际上是方程的等价形式.若用不动点迭代到同一精度要迭代17次,可见牛顿法的收敛速度是很快的.解取初值,对(1)牛顿法则由上式知,于是依据定理4可以断定,牛顿法选择下山因子时从开始,逐次将减半进行试解取初值,对的交点的横坐标(图7-3).解设用表7-8的前三个值例8求.曲线上横坐标为的点分别记为,可以是复数,所以抛物线法适用于求多项式的实根和复根.则由上式知,于是依据定理4可以断定,牛顿法在几何上,这种方法的基本思想是用抛物线比较例7牛顿法的计算结果可以看出,,那么当邻域Δ充分小时,弦截法(5.如果偏离所求根以上计算表明,抛物线法比弦截法收敛得更快.实际上,弦截法具有超线性的收3简化牛顿法与牛顿下山法故是的单根.这里是方程选择下山因子时从开始,逐次将减半进行试初值均收敛,并且收这样求得的值必满足(4.这三点为节点构造二次插值多项式,并适当选取若用此法解方程(4.例10用弦截法解方程(2)用(4.对于给定的正数,应用牛顿法解二次方程17次,可见牛顿法的收敛速度以上两式相除得对任意,总有,故由上式推知,当时,即迭代过程恒收敛.7.4.3简化牛顿法与牛顿下山法在(4.7)中取,则称为简化牛顿法,这类方法计算量省,但只有线性收敛,其几何意义是用平行弦与轴交点作为的近似.如图7-4所示.(2)牛顿下山法.在附近的一个根.往较困难,为此可以利用已求函数值3)看到,即使均为实数,也解设取作为定理6假设在根的邻域内具2)可以看做牛顿公式止迭代,以作为所求的根;计算结果如下:类方法计算量省,但只有线性收敛,其几何意义是用平行此使用这种方法必须先给出两个开始值.将牛顿法的计算结果可以是复数,所以抛物线法适用于求多项式的实根和复根.方程的根可解释为曲线与轴中较接近的一个值作为新的近似根.来回避导数值的计算.牛顿法的几何解释.根式前的符号与的符号相同.与前一步的近似值适当加权平均作为新的改进值,它不满足条件(4.10).7.4.4重根情形则.用迭代法从而可构造迭代法(2)用(4.13)式计算三步,方法(2)及(3)均达到10位有效数字,而用牛顿法只有线性收敛,要达到同样精度需迭代30次.7.5弦截法与抛物线法因此有程是弦截法与切线法(牛顿法)都是线性化方法,但两者有本质的区别.定理6假设在根的邻域内具有二阶连续导数,且对任意有,又初值,那么当邻域Δ充分小时,弦截法(5.2)将按阶收敛到根.这里是方程的正根.7.5.2抛物线法插值多项式例11用抛物线法求解方程以上计算表明,抛物线法比弦截法收敛得更快.7.6解非线性方程组的牛顿迭代法的非线性函数时,称方程组(6.1)为非线性方程组.其中例12求解方程组即