采用牛顿-拉弗森法求解如下非线性方程组,取初值x。=y。=0.5,精度要求10^-6 ,x^3-y=0 x^2+y^2=1
时间: 2024-11-09 19:28:44 浏览: 15
要使用牛顿-拉弗森(Newton-Raphson)法来求解这个非线性方程组,我们首先需要知道牛顿-拉弗森法的基本步骤:
1. **选择初始点**:给定初值 \( x_0 = y_0 = 0.5 \)。
2. **计算函数和梯度**:对于每个方程,你需要知道它们的函数形式 \( f(x, y) \) 和偏导数(梯度) \( \nabla f(x, y) \),分别是:
- \( f_1(x, y) = x^3 - y \)
- \( f_2(x, y) = x^2 + y^2 - 1 \)
3. **迭代过程**:对每个方程应用牛顿公式更新:
\[ (x_{k+1}, y_{k+1}) = (x_k, y_k) - J^{-1}(x_k, y_k) \cdot \nabla f(x_k, y_k) \]
其中 \( J \) 是Jacobian矩阵,由各偏导数组成。
4. **判断收敛**:如果新旧解之间的差异小于精度要求 \( \epsilon = 10^{-6} \),则停止迭代;否则继续下一轮迭代。
为了实现这个算法,你需要写出函数及其梯度,然后编写一个迭代循环直到满足精度条件。下面是伪代码的示例:
```python
def newton_raphson(f, dfdx, dfdy, initial_guess, tolerance=1e-6):
x, y = initial_guess
max_iterations = 100 # 设置最大迭代次数
for _ in range(max_iterations):
df_x, df_y = dfdx(x, y), dfdy(x, y) # 求解梯度
dx, dy = -df_x / df_x**2 - df_y / df_y**2, -df_x / df_y**2 # 牛顿迭代步长
next_x, next_y = x + dx, y + dy
if abs(next_x - x) < tolerance and abs(next_y - y) < tolerance:
break
else:
x, y = next_x, next_y
return x, y
# 定义方程及其偏导数
def f1(x, y):
return x**3 - y
def df1_dx(x, y):
return 3 * x**2
def df1_dy(x, y):
return -1
def f2(x, y):
return x**2 + y**2 - 1
def df2_dx(x, y):
return 2 * x
def df2_dy(x, y):
return 2 * y
# 初始值
initial_guess = [0.5, 0.5]
# 解方程组
solution = newton_raphson(f1, df1_dx, df1_dy, f2, df2_dx, df2_dy, initial_guess)
```
执行这段代码后,`solution`变量将包含找到的解。
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