迭代法求非线性方程组c++

迭代法求解非线性方程组是一种数值计算方法，用于求解一组非线性方程的根。迭代法的基本思想是从一个初始猜测解开始，通过迭代过程逐渐逼近方程组的真实解。在C++中实现迭代法求解非线性方程组通常涉及以下步骤：

1. **选择初始解**：迭代开始前需要一个初始猜测值。
2. **构造迭代公式**：根据具体的非线性方程组和所选用的迭代方法（如牛顿法、拟牛顿法等），构造出迭代公式。
3. **设置迭代条件**：确定迭代停止的条件，这可以是达到预设的迭代次数、解的精度达到某个阈值，或者解的变化量小于某个特定的值。
4. **执行迭代**：利用迭代公式，不断地更新解的值，直到满足停止条件。
5. **输出结果**：得到满足条件的近似解，并输出。

下面是一个简单的牛顿迭代法（Newton's method）求解非线性方程组的C++代码示例：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <cmath>

// 定义非线性方程组
std::vector<double> f(const std::vector<double>& x) {
    // 示例：x^2 + y^2 - 4 = 0 和 x - y - 1 = 0
    std::vector<double> fvec(2);
    fvec[0] = x[0] * x[0] + x[1] * x[1] - 4.0;
    fvec[1] = x[0] - x[1] - 1.0;
    return fvec;
}

// 定义雅可比矩阵
std::vector<std::vector<double>> J(const std::vector<double>& x) {
    // 示例雅可比矩阵
    std::vector<std::vector<double>> Jmat(2, std::vector<double>(2));
    Jmat[0][0] = 2 * x[0];
    Jmat[0][1] = 2 * x[1];
    Jmat[1][0] = 1;
    Jmat[1][1] = -1;
    return Jmat;
}

// 牛顿迭代法求解非线性方程组
std::vector<double> newton_method(const std::vector<double>& x0, double tol = 1e-6, int max_iter = 1000) {
    std::vector<double> x = x0;
    for (int iter = 0; iter < max_iter; ++iter) {
        // 计算函数值和雅可比矩阵
        std::vector<double> fvec = f(x);
        std::vector<std::vector<double>> Jmat = J(x);
        
        // 求解线性方程组 J * dx = -fvec
        // 这里可以通过LU分解或者其他方法求解
        // ...

        // 更新解
        x[0] -= dx[0];
        x[1] -= dx[1];

        // 检查是否满足停止条件
        if (fvec[0] * fvec[0] + fvec[1] * fvec[1] < tol) {
            break;
        }
    }
    return x;
}

int main() {
    std::vector<double> initial_guess = {1.0, 2.0}; // 初始猜测解
    std::vector<double> solution = newton_method(initial_guess);
    std::cout << "Solution: x = " << solution[0] << ", y = " << solution[1] << std::endl;
    return 0;
}

上述代码中的牛顿法实现较为简化，实际应用中需要使用数值线性代数库（如Eigen或Armadillo）来解决线性方程组`J * dx = -fvec`，以获得`dx`的值。此外，还有其他类型的迭代方法如割线法（Secant method）和不动点迭代法（Fixed-point iteration）等，都可以用来求解非线性方程组。