使用matlab编写程序求fx=x3-x-1=0在x=15附近的根满足以下要求:1使用两种方法:简单迭代法和牛顿迭代法2讨论简单迭代法和牛顿迭代法的收敛速度
简单迭代法:
首先将方程改写为x=g(x),即x=(x+1)^(1/3),然后选取初始值x0=1.5,进行迭代计算,直到满足精度要求为止。
代码如下:
function [x, k] = simple_iteration(x0, tol, maxiter)
% 简单迭代法求解方程f(x)=x^3-x-1=0的根
% 输入:初始值x0,精度要求tol,最大迭代次数maxiter
% 输出:近似根x,迭代次数k
g = @(x) (x+1)^(1/3); % 迭代函数
x = x0;
for k = 1:maxiter
x_old = x;
x = g(x);
if abs(x-x_old) < tol % 判断精度是否满足要求
break;
end
end
end
调用函数:
[x1, k1] = simple_iteration(1.5, 1e-6, 100);
牛顿迭代法:
首先推导出迭代公式x(k+1)=x(k)-f(x(k))/f'(x(k)),其中f(x)=x^3-x-1,f'(x)=3x^2-1,然后选取初始值x0=1.5,进行迭代计算,直到满足精度要求为止。
代码如下:
function [x, k] = newton_iteration(x0, tol, maxiter)
% 牛顿迭代法求解方程f(x)=x^3-x-1=0的根
% 输入:初始值x0,精度要求tol,最大迭代次数maxiter
% 输出:近似根x,迭代次数k
f = @(x) x^3-x-1; % 函数
df = @(x) 3*x^2-1; % 导数
x = x0;
for k = 1:maxiter
x_old = x;
x = x - f(x)/df(x);
if abs(x-x_old) < tol % 判断精度是否满足要求
break;
end
end
end
调用函数:
[x2, k2] = newton_iteration(1.5, 1e-6, 100);
收敛速度:
简单迭代法的收敛速度取决于迭代函数的导数,即g'(x),如果g'(x)的绝对值小于1,则收敛速度较快,反之则收敛速度较慢。在本题中,迭代函数为g(x)=(x+1)^(1/3),g'(x)=1/(3(x+1)^(2/3)),在x=1.5附近,g'(x)的绝对值约为0.43,因此简单迭代法收敛速度较慢。
牛顿迭代法的收敛速度取决于函数f(x)和导数f'(x),如果f(x)和f'(x)的绝对值在根附近都较小,则收敛速度较快。在本题中,f(x)=x^3-x-1,f'(x)=3x^2-1,在x=1.5附近,f(x)和f'(x)的绝对值都较小,因此牛顿迭代法收敛速度较快。
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