为了用迭代法求非线性方程f(x)=0 的近似根,首先需要将此方程转化为等价的方程
若要求x∗满足f(x∗)=0,则x∗=g(x∗);反之亦然。 我们称x∗为函数g(x)的一个不动点。 求f(x)的零点就等价于求g(x)的不动点。 显然,将f(x)=0 转化为等价方程(6.4)的方法是很多的。
例6.2 方程f(x)=x - sin x - 0.5 =0 可用不同方法转化为等价方程
①x =sin x +0.5 ≡g1(x)
②x =arcsin(x - 0.5) ≡g2(x)
对等价方程x =g(x),从方程根的一个初始近似值x0 出发,通过计算
构造序列{xk}。 如果g(x) 连续且序列{xk} 收敛于x∗,则由式(6.5) 可知x∗为等价方程的根。 事实上,由迭代公式(6.5)两边取极限,则有
(www.xing528.com)
显然,在由方程f(x)=0 转化为等价的方程x =g(x)时,选择不同的迭代函数g(x),就会产生不同的序列{xk}(即使初始值x0 选择一样),且这些序列的收敛情况也不会相同。
例6.3 对例6.2 中方程,考察用迭代法求根。
①xk+1 =sin xk+0.5,(k =0,1,…)
②xk+1 =arcsin(xk-0.5),(k =0,1,…)
由表6.2 看出,选取的两个迭代函数g1(x)和g2(x),分别构造的序列{xk}收敛情况不一样(初始值都取为1.0)。 在①种情况下{xk}收敛且x∗≈1.497 300;在②种情况下出现计算arcsin(xk-0.5)=arcsin(-1.487 761),无定义。
表6.2 迭代法比较
因此,对于用迭代法求方程f(x)=0 近似根需要研究下述问题:
①如何选取迭代函数g(x)使迭代过程xk+1 =g(xk)收敛。
②若xk{ } 收敛较慢时,怎样加速xk{ }收敛。
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。