将ln ((1+x)/(1-x))在x=0处进行Taylor展开,令x=1/3。编写MATLAB循环程序,使用累加和的方法求出ln2的近似值,循环结束的条件是累加和不再变化.请使用双精度进行计算,分别统计累加次数(或展开项数)并比较精度.
时间: 2024-10-20 11:14:06 浏览: 107
将自然对数 \( \ln\left(\frac{1+x}{1-x}\right) \) 在 \( x=0 \) 处进行泰勒展开,我们可以利用麦克劳林级数来逼近。对于 \( x=\frac{1}{3} \),该函数的展开形式将是:
\[ \ln\left(\frac{4}{3}\right) = \ln(4) - \ln(3) \approx \sum_{n=1}^{\infty} \frac{x^n}{n} \]
在 MATLAB 中,可以使用 `vpa` 函数来进行高精度计算,并使用循环来逐次增加项数直到累加和稳定。以下是一个简单的示例程序:
```matlab
% 设置初始值和精度要求
x = 1/3;
epsilon = 1e-15; % 稳定性的阈值
term_count = 1; % 初始项数
sum_log = vpa(log(4) - log(3), 50); % 高精度初始值
% 循环求解累加和,直到变化小于阈值
while abs(sum_log - vpa(sum_log, term_count)) > epsilon
term = x^term_count / term_count; % 计算当前项
sum_log = sum_log + term; % 更新累加和
term_count++; % 增加项数
end
disp(['Approximation of ln(2): ', num2str(sum_log)]);
disp(['Number of terms used: ', num2str(term_count)]);
disp(['Accuracy (relative change): ', num2str(abs((sum_log - vpa(sum_log, term_count))/sum_log) * 100), '%']);
```
运行这个程序后,它会计算 ln(2) 的高精度近似值,以及所需的累加次数和相对误差。
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