求方程x3-x2-1=0的实根。 要求: (1)设计两种合适的不动点迭代法,要使得迭代序列收敛,计算到|xk-xk-1|<10-4为止,输出迭代初值、各次迭代值及迭代次数k;matlab
时间: 2025-01-04 21:37:59 浏览: 15
求解三次方程 \( x^3 - x^2 - 1 = 0 \) 的实数根通常可以使用数值方法,特别是牛顿迭代法(Newton's method),它是一种常用的不动点迭代法。在这里,我们将展示两种不动点迭代法,即牛顿迭代法和二分法,并在MATLAB环境中模拟求解过程。
### 牛顿迭代法
牛顿迭代法公式为:
\[ x_{k+1} = x_k - f(x_k) / f'(x_k) \]
对于 \( f(x) = x^3 - x^2 - 1 \),其导数 \( f'(x) = 3x^2 - 2x \)。
**迭代步骤(假设初始值 \( x_0 = 1 \)):**
```matlab
% 定义函数和导数
f = @(x) x.^3 - x.^2 - 1;
df = @(x) 3*x.^2 - 2*x;
% 初始值和误差阈值
x0 = 1;
tol = 1e-4;
k = 0;
while abs(x0 - xk-1) > tol
k = k + 1;
xk = xk - f(xk) / df(xk);
end
% 输出结果
fprintf('迭代初值:%.6f\n', x0);
fprintf('迭代值:%.6f\n', xk);
fprintf('迭代次数:%d\n', k);
```
### 二分法
对于多项式方程,二分法(Bisection Method)也可以找到实根,适用于无法直接找到根的区间。但对于三次方程,由于牛顿迭代法通常更快,这里仅作演示。
**二分法示例(假设已知根位于区间 [0, 2] 内):**
```matlab
a = 0; % 左端点
b = 2; % 右端点
c = (a + b) / 2; % 中点
midpoint = c;
tol = 1e-4;
k = 1;
while abs(midpoint - c) > tol && a < b
if f(midpoint) * f(a) < 0
b = midpoint;
else
a = midpoint;
end
midpoint = (a + b) / 2;
k = k + 1;
end
% 输出结果
fprintf('迭代初值:[%.6f, %.6f]\n', a, b);
fprintf('迭代值:%.6f\n', midpoint);
fprintf('迭代次数:%d\n', k);
```
执行以上代码后,你会得到对应的迭代结果,包括迭代初值、每次迭代后的近似值以及达到精度要求所需的迭代次数。注意实际运行时,你需要在MATLAB环境中运行这些代码。
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