非线性方程的解法1 引 言数学物理中的许多问题归结为解函数方程的问题,即, (1
1)这里,可以是代数多项式,也可以是超越函数
若有数为方程的根,或称函数的零点
设函数在内连续,且
根据连续函数的性质知道,方程在区间内至少有一个实根;我们又知道,方程的根,除了极少简单方程的根可以用解析式表达外,一般方程的根很难用一个式子表达
即使能表示成解析式的,往往也很复杂,不便计算
所以,具体求根时,一般先寻求根的某一个初始近似值,然后再将初始近似值逐步加工成满足精度要求为止
如何寻求根的初始值呢
简单述之,为了明确起见,不妨设在区间内有一个实的单根,且
我们从左端出点出发,按某一预定的步长 一步一步地向右跨,每跨一步进行一次根的“搜索”,即检查每一步的起点和(即,)的函数值是否同号
若有: (1
2)那么所求的根必在内,这时可取或作为根的初始近似值
这种方法通常称为“定步长搜索法”
另外,还是图解法、近似方程法和解析法
2 迭代法2
1 迭代法的一般概念迭代法是数值计算中一类典型方法,不仅用于方程求根,而且用于方程组求解,矩阵求特征值等方面
迭代法的基本思想是一种逐次逼近的方法
首先取一个精糙的近似值,然后用同 一个递推公式,反复校正这个初值,直到满足预先给定的精度要求为止
对于迭代法,一般需要讨论的基本问题是:迭代法的构造、迭代序列的收敛性天收敛速度以及误差估量
这里,主要看看解方程迭代式的构造
1),在区间内,可改写成为: (2
1)取,用递推公式: , (2
2)可得到序列: (2
3)当时,序列有极限,且在附近连续,则在式(2
2)两边极限,得, 即,为方程(2
由于方式(1
1)和方程(2
1)等价,所以, 即, 式(2
2)称为迭代式,也称为迭代公式;可称为迭代函数
称求得的序列为迭代序列
2 程序和实例下面是基于 MATLAB 的迭代法程