数值分析.南京电大 36讲 szfx25.doc

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说明: (1)第(4)个条件未必初始值必须选取,即选取(在第一种情况下),由以上四种情况的图中,只要选取x0,使由此得到的x0仍然满足定理的条件的[a,b]区间内,自然x1会满足的。 (2)用牛顿法解方程,初始值x0的选取很重要,因有时定的条件不容易验证,初始值x0的选取不同,可能收敛,可能不收敛。由于非线性方程往往有许多根,初始值x0的选取不同可能会由敛到不同的根。下图是不收敛的例子: 注意图中不是同号的。 例:求方程的根,要求ε0.0005。f(x)=2x-3x,f(3)=-10f(4)=40,在[3,4] 内 故选取初始值x0=4,迭代格式为 此时 此时 4、弦截法 一、弦截法的思想: 设方程f(x)=0在区间[x0, x1]内有唯一实根,其解就是曲线与x轴的交点,而弦截法是选取曲线上两点,用过两点的直线(弦)与x轴的交点作为x*的一次近似值。 不妨假定f(x0)0, f(x1)0,,连接P0(x0 , f(x0)), P1(x1 , f(x1))的直线P0 P1(弦)与x轴的交点为x2,用为x*的一次近似,过P0 P1的直线为: ,该直线与x轴交点(令y=0)得: 由此得到,再计算,点。 (1)、如,就是方程的解; (2)、如,再作弦继续求与x轴的 交点; (3)、如,再与相邻作弦与x轴 交点为;如此反复计算。 二、弦截法的计算流程: 假定f(x)在 [a,b]上连续, (异号),不妨设,置 对于n=1,2,... 并计算 如或转出循环; 如,; 否则置继续循环 输出 三、四种情况的讨论: 第一种情况:在[a,b]上恒有,即f(x)单调增加,且向上凹,取 可以证明,,数列{xn}是单调上有界,以x*为上界,因而迭代公式是: xn+1= xn( xn- x0),即曲线的弦总是以为一端。 第二种情况:, f(x)单调减,向上凸,同样置,,数列{xn}是单调递增,以x*为上界,始终是弦的一端。 第三种情况: 置,相应得到的数列均为,数列是单调递减且以x*为下界,始终是弦的一端。 第四种情况: 置,相应得到的数列{xn}具有性质:,数列{xn}是单调递减,且以x*为下界,始终是弦的一端。 总之,在上不变号的情况下: (1)、如(第一、二种情况)置; (2)、如(第三、四种情况)置; 计算公式均为: 始终是弦的一端。(而不必讨论了)。 x* x0 Y X X Y x0 x* x0 x2 x4 x1 x3 x5 y=f(x) X x0 x* x1 x2 Y y=f(x) f(x)0 Y x1 x3 x2 x* x0 X P0 P2 P1 P1 P2 P0 f(x)0 Y x1 x2 x3 x* x0 X P1 P2 P0 P3 Y x1 x2 x3 x* x0 X P3 P1 P2 P0 Y x1 x2 x3 x* x0 X P3 P1 P2 P0 Y x3 x2 x1 x* x0 X P3 P0 P2 P1 Y x0 x1 x2 x* x1 X

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