第四章:方程求根的迭代法

写在前面
前面的几章都是在求函数,本章我们开始解方程了!

4.1 二分法

二分法都很熟悉了,上一张图就好啦:

二分法这里再记一个误差分析吧,当第k次二分的时候,区间为[ak,bk],则误差为:

4.2 不动点迭代

啥样是不动点?

不动点的格式:

使用不动点求解非线性方程的根的基本思路:

用简单迭代法(不动点)求解方程的例题:

这里的不动点方程可以构造很多种形式:
但是其中的2、3式不收敛,无法近似得到根,所以启示我们要挑选合适的不动点。

接下来的两节讲的是全局收敛和局部收敛,其中的推导公式就不在这儿写了,ppt都有,我觉得这个地方出题不是很好出,就算出了也不会太难,所以就略过吧。

关于收敛的一个例题


分别构造不同的不动点:
从而可以比较他们收敛的速度。

引入迭代过程的收敛速度:

p阶收敛的条件:

例题:

不难看出,该方程的解为根号五,带入

4.3 加速的迭代法

Aitken加速算法:

用例题理解:

其实就是往公式里面带入值,然后一个个往后算,列个表就完事儿

4.4 牛顿迭代法

原理:将非线性方程线性化。
牛顿迭代公式:

几何上就是取点,做切线和x轴相交,再取点····

拿一个例题就明白啦:

做好准备工作,求出f(x)及其导数,代入公式,选取一个合适的点,这个点不能太远,稍微估计一下:

又要分析收敛性了:

到这儿捡几个公式用用就好啦

例:


把x*的值分别带入到迭代函数的导数中,啥时候导数不等于零了,啥时候就完事儿了,几阶导就是几阶收敛

牛顿下山了:
为了防止迭代发散,在迭代过程中附加一项要求,即单调性:


具体做法:


迭代法的变形:

其中M是一个常数

弦截法:本来是取点做切线,现在直接找两个点做弦。

弦截法公式

例题:


不一样的是,要找两个初始值了,下面再带公式:

练习

1.将 f(x)=0 化成 x=g(x) 的结果是唯一的。错误
2.初值的选取影响Newton迭代法的收敛性。正确
3弦截法就是用曲线上的两个初始点进行插值,用插值函数的解作为近似解,然后逐次迭代。有必要用更高次的插值函数构造迭代吗?没有


第五章:线性方程组的迭代法

定义:

Jacobi雅可比迭代法:

其中DLU

求解雅可比迭代法:

例题:


直接带公式:


将雅可比迭代法改进,就得到了GS迭代法:


求解:

同样的例题用高斯-赛德尔迭代:

类似的方法:

GS迭代收敛速度更快一些。

逐次超松弛迭代法:这个推导实在看不懂了,直接写个解法吧:

上例题:


直接带公式吧:

收敛性我实在搞不动了,xdm自己看视频吧。


第五章,说实话,我没太看出来考点,以我浅薄的理解,如果考,就差不多一样的题,如果不一样,那大家等死吧。

完结撒花

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