由此可见,牛顿迭代法的局部收敛性较强,所以只有初值充分地接近,才能确保所迭代序列的收敛性 。为了放宽对局部收敛性的限制,必须再增加能够使该序列收敛的充分条件,
上式可以化为以下几种情况:
其中 ① 保证了零点的存在性;② 保证了函数的单调性,同时也保证了在 区间[ a,b ] 内有唯一的零点;③ 保证函数的凹凸不会改变 , ④ 与 ③ 保证了每一次的迭代生成的值都在区间 [a,b] 之中;反映到图像上如下:
若选取初始值不满足上述条件时,会出现越迭代越远甚至死循环的情况,比如下图这些情况:
介绍完牛顿法的性质和原理 , 那么我们能够用它来做些什么呢?即前面说到可以用来进行方程的求解 。假设给定正数 a ,建立如下关系式:
则 f(x) = 0 的正数解就是其算术平方根 。那么用牛顿迭代公式可得:
由于当 x > 0 时,f ' (x) = 2x > 0,f '' (x) = 2 > 0 , 故由收敛定理可知,对于任意满足条件 x? > √a 的初始近似值,由选代公式所产生的序列必定收敛于 √a。
下面我们使用程序(TypeScript)来进行开平方运算:
对于其他 n 次方的开方运算与上述类似,牛顿法在数学分析中使用非常广泛,在此不再一一介绍,喜欢其他关于数学与程序方面的小伙伴可以留言加关注,之后我将会进行讲解 。我是童话君,小伙伴们拜拜~~~
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