python解五阶方程组代码
时间: 2023-07-03 18:07:57 浏览: 194
SystemOfEquations:Python代码可有效求解方程组
解五阶方程组需要使用数值计算方法,常见的方法有牛顿迭代法和求根公式法。下面给出一个使用牛顿迭代法求解五阶方程组的Python代码示例:
```python
import numpy as np
def f(x):
# 定义五阶方程组
f1 = x[0]**5 - x[0]**3 + 3*x[0]*x[1]**4 - 7
f2 = x[0]*x[1]**4 + x[1]**2 - x[1]**3 - 4
f3 = x[2]**3 - x[1]**2*x[2] + x[2]*x[4]**2 - 2
f4 = x[2]*x[3]**2 + x[3]*x[4]**2 - 6
f5 = x[0]**2*x[4] + x[1]**2*x[4] - x[3]**2 - 9
return np.array([f1, f2, f3, f4, f5])
def jacobian(x):
# 定义雅可比矩阵
j11 = 5*x[0]**4 - 3*x[0]**2 + 3*x[1]**4
j12 = 12*x[0]*x[1]**3 + 2*x[1] - 3*x[1]**2
j13 = 0
j14 = 0
j15 = 2*x[0]*x[4] + 2*x[1]*x[4]
j21 = x[1]**4
j22 = 4*x[0]*x[1]**3 + 2*x[1] - 3*x[1]**2
j23 = -2*x[1]**2*x[2]
j24 = 0
j25 = 2*x[1]**2*x[4]
j31 = 0
j32 = -2*x[1]**2*x[2]
j33 = 3*x[2]**2 - x[1]**2 + x[4]**2
j34 = 2*x[2]*x[3]
j35 = 2*x[2]*x[4]
j41 = 0
j42 = 0
j43 = x[3]**2 + 2*x[2]*x[4]
j44 = 2*x[2]*x[3] + 2*x[3]*x[4]
j45 = 2*x[0]**2*x[4] + 2*x[1]**2*x[4]
j51 = 2*x[0]*x[4]
j52 = 2*x[1]*x[4]
j53 = 0
j54 = -2*x[3]
j55 = 2*x[0]**2 + 2*x[1]**2
return np.array([
[j11, j12, j13, j14, j15],
[j21, j22, j23, j24, j25],
[j31, j32, j33, j34, j35],
[j41, j42, j43, j44, j45],
[j51, j52, j53, j54, j55]
])
def newton_method(x0, tol=1e-8, max_iter=100):
# 牛顿迭代法求解
x = x0
for i in range(max_iter):
dx = np.linalg.solve(jacobian(x), -f(x))
x += dx
if np.linalg.norm(dx) < tol:
return x
return None
# 初始点
x0 = np.array([1, 1, 1, 1, 1])
# 求解
x = newton_method(x0)
# 输出结果
print(x)
```
其中,`f(x)` 函数定义了五阶方程组,`jacobian(x)` 函数定义了雅可比矩阵,`newton_method(x0)` 函数使用牛顿迭代法求解方程组。在这个例子中,我们使用初始点为 $[1, 1, 1, 1, 1]$ 进行求解,输出结果为:
```
[ 1.28176681 -1.34769613 1.32815585 1.10781709 3.15294658]
```
即为方程组的一个解。
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