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牛顿迭代算法

发布时间: 2022-06-01 06:03:29

c语言牛顿迭代法

把两个子函数都写主函数里头吧!你这样写a、b、c、d都没有传参,害我找了半天。
#include<stdio.h>
#include<math.h>
int
a,b,c,d;
//a、b、c、d为系数
void
main()
{
int
k=0;
//计数变量
float
X0,X1,f,f1;
int
a,b,c,d;
printf("提示:函数f(x)=a*x^3+b*x^2+c*x+d\n");
printf("请输入系数:a,b,c,d的值:\n");
scanf("%d%d%d%d",&a,&b,&c,&d);
printf("请输入初始近似值X0:\n");
scanf("%f",&X1);
printf("---------------\n");
printf("敛散情况:\n");
printf("k:\tXk:\n");
printf("k=%d\tX%d=%f\n",k,k,X1);
do
{
k++;
X0=X1;
f=((a*X0+b)*X0+c)*X0+d;
f1=(3*a*X0+2*b)*X0+c;
X1=X0-f/f1;
printf("k=%d\tX%d=%f\n",k,k,X1);
}
while(fabs(X1-X0)
>=0.00001);
printf("--------------------------\n");
printf("迭代的次数为:%d\n",k);
}

② 牛顿迭代法的牛顿迭代公式

设r是的根,选取作为r的初始近似值,过点做曲线的切线L,L的方程为,求出L与x轴交点的横坐标,称x1为r的一次近似值。过点做曲线的切线,并求该切线与x轴交点的横坐标,称为r的二次近似值。重复以上过程,得r的近似值序列,其中,称为r的次近似值,上式称为牛顿迭代公式。
用牛顿迭代法解非线性方程,是把非线性方程线性化的一种近似方法。把在点的某邻域内展开成泰勒级数,取其线性部分(即泰勒展开的前两项),并令其等于0,即,以此作为非线性方程的近似方程,若,则其解为, 这样,得到牛顿迭代法的一个迭代关系式:。
已经证明,如果是连续的,并且待求的零点是孤立的,那么在零点周围存在一个区域,只要初始值位于这个邻近区域内,那么牛顿法必定收敛。 并且,如果不为0, 那么牛顿法将具有平方收敛的性能. 粗略的说,这意味着每迭代一次,牛顿法结果的有效数字将增加一倍。
军人在进攻时常采用交替掩护进攻的方式,若在数轴上的点表示A,B两人的位置,规定在前面的数大于后面的数,则是A>B,B>A交替出现。但现在假设军中有一个胆小鬼,同时大家又都很照顾他,每次冲锋都是让他跟在后面,每当前面的人占据一个新的位置,就把位置交给他,然后其他人再往前占领新的位置。也就是A始终在B的前面,A向前迈进,B跟上,A把自己的位置交给B(即执行B = A),然后A 再前进占领新的位置,B再跟上,直到占领所有的阵地,前进结束。像这种两个数一前一后逐步向某个位置逼近的方法称为迭代法。
迭代法也称辗转法,是一种不断用变量的旧值递推新值的过程,跟迭代法相对应的是直接法(或者称为一次解法),即一次性解决问题。迭代算法是用计算机解决问题的一种基本方法。它利用计算机运算速度快、适合做重复性操作的特点,让计算机对一组指令(或一定步骤)重复执行,在每次执行这组指令(或这些步骤)时,都从变量的原值推出它的一个新值。
利用迭代算法解决问题,需要做好以下三个方面的工作:
一、确定迭代变量
在可以用迭代算法解决的问题中,至少存在一个可直接或间接地不断由旧值递推出新值的变量,这个变量就是迭代变量。
二、建立迭代关系式
所谓迭代关系式,指如何从变量的前一个值推出其下一个值的公式(或关系)。迭代关系式的建立是解决迭代问题的关键,通常可以使用递推或倒推的方法来完成。
三、对迭代过程进行控制
在什么时候结束迭代过程?这是编写迭代程序必须考虑的问题。不能让迭代过程无休止地执行下去。迭代过程的控制通常可分为两种情况:一种是所需的迭代次数是个确定的值,可以计算出来;另一种是所需的迭代次数无法确定。对于前一种情况,可以构建一个固定次数的循环来实现对迭代过程的控制;对于后一种情况,需要进一步分析得出可用来结束迭代过程的条件。

③ 牛顿迭代法的示例

最经典的迭代算法是欧几里德算法,用于计算两个整数a,b的最大公约数。其计算原理依赖于下面的定理:
定理:gcd(a,b) = gcd(b,a mod b)
证明:a可以表示成a = kb + r,则r = a mod b。假设d是a,b的一个公约数,则有 a%d==0,b%d==0,而r = a - kb,因此r%d==0 ,因此d是(b,a mod b)的公约数
同理,假设d 是(b,a mod b)的公约数,则 b%d==0,r%d==0 ,但是a = kb +r ,因此d也是(a,b)的公约数。
因此(a,b)和(b,a mod b)的公约数是一样的,其最大公约数也必然相等,得证。
欧几里德算法就是根据这个原理来做的,欧几里德算法又叫辗转相除法,它是一个反复迭代执行,直到余数等于0停止的步骤,这实际上是一个循环结构。其算法用C语言描述为: intGcd_2(inta,intb)/*欧几里德算法求a,b的最大公约数*/{if(a<=0||b<=0)/*预防错误*/return0;inttemp;while(b>0)/*b总是表示较小的那个数,若不是则交换a,b的值*/{temp=a%b;/*迭代关系式*/a=b;b=temp;}returna;}从上面的程序我们可以看到a,b是迭代变量,迭代关系是temp = a % b;根据迭代关系我们可以由旧值推出新值,然后循环执a = b; b = temp;直到迭代过程结束(余数为0)。在这里a好比那个胆小鬼,总是从b手中接过位置,而b则是那个努力向前冲的先锋。 还有一个很典型的例子是斐波那契(Fibonacci)数列。斐波那契数列为:0、1、1、2、3、5、8、13、21、…,即 fib⑴=0; fib⑵=1;fib(n)=fib(n-1)+fib(n-2) (当n>2时)。
在n>2时,fib(n)总可以由fib(n-1)和fib(n-2)得到,由旧值递推出新值,这是一个典型的迭代关系,所以我们可以考虑迭代算法。 intFib(intn)//斐波那契(Fibonacci)数列{if(n<1)/*预防错误*/return0;if(n==1||n==2)/*特殊值,无需迭代*/return1;intf1=1,f2=1,fn;/*迭代变量*/inti;for(i=3;i<=n;++i)/*用i的值来限制迭代的次数*/{fn=f1+f2;/*迭代关系式*/f1=f2;//f1和f2迭代前进,其中f2在f1的前面f2=fn;}returnfn;}

④ 牛顿迭代方法

牛顿迭代法(Newton's method)又称为牛顿-拉夫逊(拉弗森)方法(Newton-Raphson method),它是牛顿在17世纪提出的一种在实数域和复数域上近似求解方程的方法。

中文名
牛顿迭代法
外文名
Newton's method
别名
牛顿-拉夫逊(拉弗森)方法
提出时间
17世纪
快速
导航
牛顿迭代公式

其他迭代算法

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Python代码

Java代码

JavaScript代码

Fortran代码
产生背景
多数方程不存在求根公式,因此求精确根非常困难,甚至不可解,从而寻找方程的近似根就显得特别重要。方法使用函数 的泰勒级数的前面几项来寻找方程 的根。牛顿迭代法是求方程根的重要方法之一,其最大优点是在方程 的单根附近具有平方收敛,而且该法还可以用来求方程的重根、复根,此时线性收敛,但是可通过一些方法变成超线性收敛。另外该方法广泛用于计算机编程中。
牛顿迭代公式
设 是 的根,选取 作为 的初始近似值,过点 做曲线 的切线 , ,则 与 轴交点的横坐标 ,称 为 的一次近似值。过点 做曲线 的切线,并求该切线与x轴交点的横坐标 ,称 为r的二次近似值。重复以上过程,得 的近似值序列,其中, 称为 的 次近似值,上式称为牛顿迭代公式。
用牛顿迭代法解非线性方程,是把非线性方程 线性化的一种近似方法。把 在点 的某邻域内展开成泰勒级数 ,取其线性部分(即泰勒展开的前两项),并令其等于0,即 ,以此作为非线性方程 的近似方程,若 ,则其解为 , 这样,得到牛顿迭代法的一个迭代关系式: 。
已经证明,如果是连续的,并且待求的零点是孤立的,那么在零点周围存在一个区域,只要初始值位于这个邻近区域内,那么牛顿法必定收敛。 并且,如果不为0, 那么牛顿法将具有平方收敛的性能. 粗略的说,这意味着每迭代一次,牛顿法结果的有效数字将增加一倍。
迭代法也称辗转法,是一种不断用变量的旧值递推新值的过程,跟迭代法相对应的是直接法(或者称为一次解法),即一次性解决问题。迭代算法是用计算机解决问题的一种基本方法。它利用计算机运算速度快、适合做重复性操作的特点,让计算机对一组指令(或一定步骤)重复执行,在每次执行这组指令(或这些步骤)时,都从变量的原值推出它的一个新值。
利用迭代算法解决问题,需要做好以下三个方面的工作:
一、确定迭代变量
在可以用迭代算法解决的问题中,至少存在一个可直接或间接地不断由旧值递推出新值的变量,这个变量就是迭代变量。
二、建立迭代关系式
所谓迭代关系式,指如何从变量的前一个值推出其下一个值的公式(或关系)。迭代关系式的建立是解决迭代问题的关键,通常可以使用递推或倒推的方法来完成。
三、对迭代过程进行控制
在什么时候结束迭代过程?这是编写迭代程序必须考虑的问题。不能让迭代过程无休止地执行下去。迭代过程的控制通常可分为两种情况:一种是所需的迭代次数是个确定的值,可以计算出来;另一种是所需的迭代次数无法确定。对于前一种情况,可以构建一个固定次数的循环来实现对迭代过程的控制;对于后一种情况,需要进一步分析得出可用来结束迭代过程的条件。
其他迭代算法
欧几里德算法
最经典的迭代算法是欧几里德算法,用于计算两个整数a,b的最大公约数。其计算原理依赖于下面的定理:
定理:gcd(a,b) = gcd(b,a mod b)
证明:a可以表示成a = kb + r,则r = a mod b。假设d是a,b的一个公约数,则有 a%d==0,b%d==0,而r = a - kb,因此r%d==0 ,因此d是(b,a mod b)的公约数
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⑤ 牛顿迭代法原理

二分法是一步步逼近零点,比较好理解,但收敛的速度比较慢。而牛顿迭代法是用切线来逼近零点的,收敛的速度很快,但要求的条件也高。首先要有一个区间,在这个区间的端点函数值反向,其次第一次迭代点不能随意取,否则第一次迭代后的点可能跑出原先的区间,收敛性就不一定能保证了(即有的情况也能有收敛性,有的情况就没有收敛性了,全看函数的性能)。你举的例子,如果取xn=- a/2,还会收敛到你要的那个零点吗?

⑥ 牛顿迭代法是什么原理呢

牛顿迭代法(Newton's method)又称为牛顿-拉夫逊方法(Newton-Raphson method),它是牛顿在17世纪提出的一种在实数域和复数域上近似求解方程的方法。多数方程不存在求根公式,因此求精确根非常困难,甚至不可能,从而寻找方程的近似根就显得特别重要。方法使用函数f(x)的泰勒级数的前面几项来寻找方程f(x) = 0的根。牛顿迭代法是求方程根的重要方法之一,其最大优点是在方程f(x) = 0的单根附近具有平方收敛,而且该法还可以用来求方程的重根、复根。另外该方法广泛用于计算机编程中。

设r是f(x) = 0的根,选取x0作为r初始近似值,过点(x0,f(x0))做曲线y = f(x)的切线L,L的方程为y = f(x0)+f'(x0)(x-x0),求出L与x轴交点的横坐标 x1 = x0-f(x0)/f'(x0),称x1为r的一次近似值。过点(x1,f(x1))做曲线y = f(x)的切线,并求该切线与x轴交点的横坐标 x2 = x1-f(x1)/f'(x1),称x2为r的二次近似值。重复以上过程,得r的近似值序列,其中x(n+1)=x(n)-f(x(n))/f'(x(n)),称为r的n+1次近似值,上式称为牛顿迭代公式。

解非线性方程f(x)=0的牛顿法是把非线性方程线性化的一种近似方法。把f(x)在x0点附近展开成泰勒级数 f(x) = f(x0)+(x-x0)f'(x0)+(x-x0)^2*f''(x0)/2! +… 取其线性部分,作为非线性方程f(x) = 0的近似方程,即泰勒展开的前两项,则有f(x0)+f'(x0)(x-x0)=f(x)=0 设f'(x0)≠0则其解为x1=x0-f(x0)/f'(x0) 这样,得到牛顿法的一个迭代序列:x(n+1)=x(n)-f(x(n))/f'(x(n))。

⑦ 数学牛顿迭代法的例子

牛顿迭代公式编辑
设r是

的根,选取

作为r的初始近似值,过点

做曲线

的切线L,L的方程为

,求出L与x轴交点的横坐标

,称x1为r的一次近似值。过点

做曲线

的切线,并求该切线与x轴交点的横坐标

,称

为r的二次近似值。重复以上过程,得r的近似值序列,其中,

称为r的

次近似值,上式称为牛顿迭代公式。
用牛顿迭代法解非线性方程,是把非线性方程

线性化的一种近似方法。把

在点

的某邻域内展开成泰勒级数

,取其线性部分(即泰勒展开的前两项),并令其等于0,即

,以此作为非线性方程

的近似方程,若

,则其解为

, 这样,得到牛顿迭代法的一个迭代关系式:


已经证明,如果是连续的,并且待求的零点是孤立的,那么在零点周围存在一个区域,只要初始值位于这个邻近区域内,那么牛顿法必定收敛。 并且,如果不为0, 那么牛顿法将具有平方收敛的性能. 粗略的说,这意味着每迭代一次,牛顿法结果的有效数字将增加一倍。[1]
军人在进攻时常采用交替掩护进攻的方式,若在数轴上的点表示A,B两人的位置,规定在前面的数大于后面的数,则是A>B,B>A交替出现。但现在假设军中有一个胆小鬼,同时大家又都很照顾他,每次冲锋都是让他跟在后面,每当前面的人占据一个新的位置,就把位置交给他,然后其他人再往前占领新的位置。也就是A始终在B的前面,A向前迈进,B跟上,A把自己的位置交给B(即执行B = A),然后A 再前进占领新的位置,B再跟上,直到占领所有的阵地,前进结束。像这种两个数一前一后逐步向某个位置逼近的方法称为迭代法。
迭代法也称辗转法,是一种不断用变量的旧值递推新值的过程,跟迭代法相对应的是直接法(或者称为一次解法),即一次性解决问题。迭代算法是用计算机解决问题的一种基本方法。它利用计算机运算速度快、适合做重复性操作的特点,让计算机对一组指令(或一定步骤)重复执行,在每次执行这组指令(或这些步骤)时,都从变量的原值推出它的一个新值。
利用迭代算法解决问题,需要做好以下三个方面的工作:
一、确定迭代变量
在可以用迭代算法解决的问题中,至少存在一个可直接或间接地不断由旧值递推出新值的变量,这个变量就是迭代变量。
二、建立迭代关系式
所谓迭代关系式,指如何从变量的前一个值推出其下一个值的公式(或关系)。迭代关系式的建立是解决迭代问题的关键,通常可以使用递推或倒推的方法来完成。
三、对迭代过程进行控制
在什么时候结束迭代过程?这是编写迭代程序必须考虑的问题。不能让迭代过程无休止地执行下去。迭代过程的控制通常可分为两种情况:一种是所需的迭代次数是个确定的值,可以计算出来;另一种是所需的迭代次数无法确定。对于前一种情况,可以构建一个固定次数的循环来实现对迭代过程的控制;对于后一种情况,需要进一步分析得出可用来结束迭代过程的条件。

⑧ 牛顿迭代法的介绍

牛顿迭代法(Newton&#39;s method)又称为牛顿-拉夫逊(拉弗森)方法(Newton-Raphson method),它是牛顿在17世纪提出的一种在实数域和复数域上近似求解方程的方法。

⑨ C语言编程中,牛顿迭代法是什么

牛顿迭代法是一种常用的计算方法,这个大学大三应该学过。
具体为:设r是f(x) = 0的根,选取x0作为r初始近似值,过点(x0,f(x0))做曲线y = f(x)的切线L,L的方程为y = f(x0)+f'(x0)(x-x0),求出L与x轴交点的横坐标 x1 = x0-f(x0)/f'(x0),称x1为r的一次近似值。过点(x1,f(x1))做曲线y = f(x)的切线,并求该切线与x轴交点的横坐标 x2 = x1-f(x1)/f'(x1),称x2为r的二次近似值。重复以上过程,得r的近似值序列,其中x(n+1)=x(n)-f(x(n))/f'(x(n)),称为r的n+1次近似值,上式称为牛顿迭代公式。
你把这段文字认真仔细慢慢读一遍,把给的方程式写出来,然后照这个在纸上画出图形,就会明白牛顿迭代法的概要了。
你讲的xopint?root?float?这些都是自己定义的函数。float是c语言中定义浮点型变量的写法。
#include <iostream>
#include <math.h>
void main()
{
float f(float);
float xpoint(float,float);
float root(float,float);
float x,x1,x2,f1,f2;
do
{
printf("输入x1,x2\n\n");
scanf("%f%f",&x1,&x2);
f1=f(x1);
f2=f(x2);
}while(f1*f2>0);
x=root(x1,x2);
printf("方程在1.5附近的根为:%f\n\n",x);
}
float f(float x)//定义一个f函数,返回值y
{
float y;
y=2*x*x*x-4*x*x+3*x-6;
return(y);
}
float xpoint(float x1,float x2)//定义一个带返回值的函数即y,也就是求y的函数,main()中调用
{
float y;
y=(x1*f(x2)-x2*f(x1))/(f(x2)-f(x1));
return(y);
}
float root(float x1,float x2)//这也是定义一个函数,是求根的函数,利用了上面自己定义的函数
{
float x,y,y1;
y1=f(x1);
do
{
x=xpoint(x1,x2);
y=f(x);
if(y*y1>0)
{
y1=y;
x1=x;
}
else
x2=x;
}while(fabs(y)>1e-4);
return(x);
}
建议你看看c 语言教程,上面讲得很详细噢。

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