15. 非线性方程的一些解法

数值分析



周维祺

引入:一些基本概念

基本概念

  • 给定,若,则称是的根/零点

  • 若,则称是的重根/零点

  • 代数基本定理:次复多项式在中有个根(含重根)

  • 非线性方程:,不是线性函数

二分法

二分法

  • 若在上连续,且,则在上至少有一个根

  • 取,考察的符号

  • 若:在上重复上述过程

  • 若:在上重复上述过程

牛顿法

牛顿法

  • 若,在附近可导

  • 在附近取一初值为近似解,设后得近似解

例子

  • 求的解

  • 令,则

例子



  • 取,则; 取初值 得



练习

考虑方程的根,取,用牛顿法作两步计算

弦截法

差分,

阶收敛性

记为第步的误差, 若

则称该方法具有阶收敛性。:线性收敛;:超线性收敛;

:平方收敛;:立方收敛;

具有阶收敛性收敛

若,,则显然只有时误差才减少

牛顿法在一定条件下平方收敛

  • , 在仅有一个单根,且在上没有零点

  • 距离足够近

牛顿法的收敛性







小结

  • 二分法

  • 牛顿法

  • 弦截法

  • 牛顿法不收敛和收敛的情况及其平方收敛性