定理Newton迭代法xk+1=xkf(xk)f′(xk)在f(x)=0的单根x临近为平方收敛.
YongChengComputingMethodsCh04方程求根的迭代法20/33迭代法开方法Newton法改进的牛顿法埃特金方法BUCTNewton迭代法分析Newton迭代法优缺点:Newton迭代法逻辑结构简单、收敛速度很快(平方收敛),但它通常依赖初值x0的选取,如果初值x0选择不当,将导致迭代发散或产生无限循环;此外,每一步迭代都需要计算导数值f′(x),有时计算f′(x)是不方便的.
基于这两点,产生了几种Newton迭代法的变形形式.
1牛顿下山法;2弦截法;3快速弦截法;YongChengComputingMethodsCh04方程求根的迭代法21/33迭代法开方法Newton法改进的牛顿法埃特金方法BUCT牛顿法例子一般地说,Newton法的收敛性依赖于初值x0的选取,如果x0偏离解x较远,则Newton法可能发散或产生无限循环.
例题:用Newton求方程x3x1=0在x=1.
5附近的一个根.
解:因f′(x)=3x21可得牛顿迭代公式:xk+1=xkf(xk)f′(xk)=xkx3kxk13x2k1YongChengComputingMethodsCh04方程求根的迭代法22/33迭代法开方法Newton法改进的牛顿法埃特金方法BUCT牛顿法例子(续)分别取x0=1.
5和x0=0.
6,计算结果如下表.
kxkxk01.
50.
611.
3478317.
9000021.
3252011.
9468031.
324727.
98551941.
32472由上表可知道,当x0=0.
6时结果偏离所求的根,不收敛(发散)或收敛较慢.
YongChengComputingMethodsCh04方程求根的迭代法23/33迭代法开方法Newton法改进的牛顿法埃特金方法BUCTNewton下山法为了防止迭代发散,通常对迭代过程再附加一项要求,即保证函数值单调下降:|f(xk+1)|<|f(xk)|满足这项要求的算法称下山法.
将Newton法与下山法结合使用,即在下山法保证迭代函数值稳定下降的前提下,用Newton法加快速度,即可得到如下Newton下山法:xk+1=xkλf(xk)f′(xk)其中0<λ<1,称下山因子,在迭代过程中通过适当地选取λ以使下山条件|f(xk+1)|<|f(xk)|满足.
下山因子的选择是个逐步探索的过程,从λ=1开始反复将因子λ的值减半进行试算,一旦单调条件|f(xk+1)|<|f(xk)|满足,则称为"下山成功".
反之,如果在上述过程中找不到使下山条件|f(xk+1)|<|f(xk)|成立的下山因子λ,则称"下山失败",这时需另选初值x0重算.
YongChengComputingMethodsCh04方程求根的迭代法24/33迭代法开方法Newton法改进的牛顿法埃特金方法BUCT下山法例子例题:使用下山法求方程f(x)=x3–x–1=0的根,取x0=0.
6.
解:迭代公式如下:xk+1=xkλf(xk)f′(xk)=xkλx3kxk13x2k1牛顿下山法的计算结果:kλxk010.
611251.
14063211.
36681311.
32628411.
32472YongChengComputingMethodsCh04方程求根的迭代法25/33迭代法开方法Newton法改进的牛顿法埃特金方法BUCT弦截法牛顿法要计算f′(x),现用f(x)的值近似f′(x):认为切线斜率近似等于割线斜率.
f′(xk)≈f(xk)f(x0)xkx0xk+1=xkf(xk)f(xk)f(x0)(xkx0)迭代函数为:φ(x)=xf(x)f(x)f(x0)(xx0)单点弦截法为线性收敛.
YongChengComputingMethodsCh04方程求根的迭代法26/33迭代法开方法Newton法改进的牛顿法埃特金方法BUCT弦截法几何意义YongChengComputingMethodsCh04方程求根的迭代法27/33迭代法开方法Newton法改进的牛顿法埃特金方法BUCT快速弦截法快速弦截法也称为两点弦截法.
认为切线斜率近似等于割线斜率.
f′(xk)≈f(xk)f(xk1)xkxk1xk+1=xkf(xk)f(xk)f(xk1)(xkxk1)快速弦截法需要2个初值x0和x1,其收敛阶1.
618.
YongChengComputingMethodsCh04方程求根的迭代法28/33迭代法开方法Newton法改进的牛顿法埃特金方法BUCT快速弦截法例子例题:使用Newton法和快速弦截法求方程xex–1=0的根.
解:使用Newton法和快速弦截法,迭代公式分别如下:xk+1=xkf(xk)f′(xk)=xkxkexk1exk+xkexkxk+1=xkf(xk)(xkxk1)f(xk)f(xk1)kxkxk00.
50.
510.
571020.
620.
567160.
56531530.
567140.
56709440.
567140.
567143YongChengComputingMethodsCh04方程求根的迭代法29/33迭代法开方法Newton法改进的牛顿法埃特金方法BUCT埃特金迭代公式xk+1=φ(xk)xk+1=φ(xk+1)xk+1=xk+1(xk+1xk+1)2xk+12xk+1+xkYongChengComputingMethodsCh04方程求根的迭代法30/33迭代法开方法Newton法改进的牛顿法埃特金方法BUCT本章小结迭代法思想;开方法;Newton法;Newton法的改进;迭代过程的加速;YongChengComputingMethodsCh04方程求根的迭代法31/33迭代法开方法Newton法改进的牛顿法埃特金方法BUCT练习题1编程实现开方法.
2编程实现Newton法.
YongChengComputingMethodsCh04方程求根的迭代法32/33迭代法开方法Newton法改进的牛顿法埃特金方法BUCT谢谢!
Author:ChengYongAddress:Dept.
ofComputerBeijingUniversityofChemicalTechnologyBeijing,100029,ChinaEmail:buctcourse@163.
comYongChengComputingMethodsCh04方程求根的迭代法33/33
如果我们较早关注NameCheap商家的朋友应该记得前几年商家黑色星期五和网络星期一的时候大促采用的闪购活动,每一个小时轮番变化一次促销活动而且限量的。那时候会导致拥挤官网打不开迟缓的问题。从去年开始,包括今年,NameCheap商家比较直接的告诉你黑色星期五和网络星期一为期6天的活动。没有给你限量的活动,只有限时六天,这个是到11月29日。如果我们有需要新注册、转入域名的可以参加,优惠力度还是比...
在之前的一些文章中有提到HostYun商家的信息,这个商家源头是比较老的,这两年有更换新的品牌域名。在陆续的有新增机房,价格上还是走的低价格路线,所以平时的折扣力度已经是比较低的。在前面我也有介绍到提供九折优惠,这个品牌商家就是走的低价量大为主。中秋节即将到,商家也有推出稍微更低的88折。全场88折优惠码:moon88这里,整理部分HostYun商家的套餐。所有的价格目前都是原价,我们需要用折扣码...
Webhosting24宣布自7月1日起开始对日本机房的VPS进行NVMe和流量大升级,几乎是翻倍了硬盘和流量,价格依旧不变。目前来看,日本VPS国内过去走的是NTT直连,服务器托管机房应该是CDN77*(也就是datapacket.com),加上高性能平台(AMD Ryzen 9 3900X+NVMe),还是有相当大的性价比的。此外在6月30日,又新增了洛杉矶机房,CPU为AMD Ryzen 9...