牛顿迭代
牛顿法是方程求根的一个有力方法,常常能快速求出其他方法求不出或者难以求出的解。
假定有一个函数y=f(x),方程f(x)=0在 x = r 处有一个根,对于此根,我们先估计
个初始值 Xo(可以是猜测的)。我们现在来得到一个更好的估计值X1。为此趚=Xo处作该曲线的切线,并将其延长与 x 轴相交。切线与x轴的交点通常很接近 r ,我们用它作为下一个估计值X1,求出X1后,用X1代替Xo。重复上述过程,在x=X1处作曲线的另一条切线,并将其延长至与x轴相交,用切线的x轴截距作为下一个近似值X2……这样继续下去,所得出的这个x轴截距的序列通常迅速接近根r
牛顿法是方程求根的一个有力方法,常常能快速求出其他方法求不出或者难以求出的解。
假定有一个函数y=f(x),方程f(x)=0在 x = r 处有一个根,对于此根,我们先估计
个初始值 Xo(可以是猜测的)。我们现在来得到一个更好的估计值X1。为此趚=Xo处作该曲线的切线,并将其延长与 x 轴相交。切线与x轴的交点通常很接近 r ,我们用它作为下一个估计值X1,求出X1后,用X1代替Xo。重复上述过程,在x=X1处作曲线的另一条切线,并将其延长至与x轴相交,用切线的x轴截距作为下一个近似值X2……这样继续下去,所得出的这个x轴截距的序列通常迅速接近根r
现在再让我们从代数角度看上述过程,我们知道,在初始值Xo处,切线的斜率是f'(x),切线方程为
y - f(xo) = f'(xo)(x - xo)
在此切线与x轴相交处,有y=0 ,x=x1,因而有
0 - f(xo) = f'(xo)(x1 - xo)
只要f'(xo)不为0,可解出x1,得
f(xo)
x1 = x0 - ---------
f'(xo)
重复该过程,可得下一近似值为
f(x1)
x2 = x1 - --------
f'(x1)
总结n = 0,1,2,……的情形得出下述结果
_______________________________________________
| 牛顿法:
|
| 只要f'(xn) ≠ 0,则有
| f(Xn)
| X(n+1) = Xn - --------
| f'(Xn)
|_____________________________________________|
注意:牛顿法也有不成功的时候,若f(x)无根,则,序列不收敛。另外,一些函
数图像可能形成随即序列,这就需要其他的辅助条件。
附注:f'(x)表示函数f(x)的导函数,f'(xo)则表示函数f(x)在x = xo处的导数
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