實驗一 非線性方程求根

2023-01-13 18:18:05 字數 929 閱讀 3377

實驗名稱:非線性方程求根

實驗型別: 驗證性實驗

學時:2

1 作業系統:windowsxp/win7

2 程式設計環境:自定

掌握二分法、牛頓迭代法等常用的非線性方程迭代演算法;

了解迭代演算法的設計原理及初值對收斂性的影響。

計算的根的二分法如下:

輸入有根區間,根的容許誤差和與零之間的容許誤差,置二分次數,並計算,如果,轉;否則,演算法失敗,結束;

當時,計算

,;分情況處理:

若,則停止計算,輸出近似根以及二分次數;

否則 若,則;

否則,;

,轉; 輸出近似根以及二分次數。

給定初始值,為根的容許誤差,為與零之間的容許誤差,為最大迭代次數。置迭代次數,進行如下計算:

如果或,則演算法失敗,結束;

否則執行

計算,;

若或,則輸出近似根及迭代次數,程式結束;

否則執行

令,轉向

弦截法(割線法)

改用差商代換牛頓法中的,可得迭代公式

稱之為弦截法。該方法是超線性收斂的,與單點弦截法相比有所改善。不需要計算導數,但是它需要提供兩個初值,而且收斂速度不如牛頓迭代演算法。

求方程在1.5 附近的根.(誤差限為)

(1)程式設計實現二分法,並求解上述非線性方程的根(有根區間自己確定)。

(2)設計弦截法,計算原方程的根。

原方程的根為

比較二分法和牛頓法在非線性方程求根中的優缺點和收斂速度。

參考:二分法簡單易行,但只有線性收斂速度;

牛頓法計算簡單,對於單根情形具有二階區域性收斂速度,但對初值的選擇比較困難,牛頓法每次迭代要計算,增加了計算量,對於重根情形僅線性收斂。

改進牛頓迭代法,使其對於重根也具有較高的收斂階,試寫出你所能想到的改進思路及其迭代格式,並簡單分析收斂速度。

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