牛顿法( 二 )


牛顿法

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所以叠代公式为:
牛顿法

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搜寻方向较近似于牛顿法
牛顿法

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列表计算如下:
牛顿法

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01.511.737121.698731.6975......切线法方程f(x)=0的根就是曲线y=f(x)与x轴交点的横坐标x*,当初始近似值x0选取后,过( x0,f(x0))作切线,其切线方程为:y- f(x0)=f′(x0)(x-x0)一般地,设Xn是x*的第n次近似值,过( x,f(x))作y=f(x)的切线,其切线与x轴交点的横坐标为: 即用切线与x轴交点的横坐标近似代表曲线与x轴交点的横坐标 。牛顿法正因为有此明显的几何意义,所以也叫切线法 。
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定理设f(x)在[a,b]满足(1) f(a)·f(b)<0(2) f(x)∈[a,b],f′(x),f″(x)均存在,且f′(x)与f″( x)的符号均保持不变 。(3) f(x)·f″(x)>0, x∈[a,b] 则方程f(x)=0在[a,b]上有且只有一个实根,由牛顿法叠代公式计算得到的近似解序列收敛于方程 f(x)=0 的根 x* 。由方程f(x)=0得到的牛顿叠代形式:由于f(x*)=0,所以当f′(x*)≠0时, (x* )= 0,牛顿法至少是二阶收敛的,即牛顿法在单根附近至少是二阶收敛的,在重根附近是线性收敛的 。牛顿法收敛很快,而且可求复根,缺点是对重根收敛较慢,要求函式的一阶导数存在 。其它例子第一个例子求方程
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的根 。令
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,两边求导,得
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。由于
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,则
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,即
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,可知方程的根位于0和1之间 。我们从
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开始 。
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第二个例子牛顿法亦可发挥与泰勒展开式,对于函式展开的功能 。求a的m次方根 。
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而a的m次方根,亦是x的解,以牛顿法来叠代:
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(或
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)套用求解最值问题牛顿法也被用于求函式的最值 。由于函式取最值的点处的导数值为零,故可用牛顿法求导函式的零点,其叠代式为
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