用牛顿迭代法求三元非线性方程组
时间: 2023-09-23 14:04:42 浏览: 160
牛顿迭代法求非线性方程组
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假设要求解的三元非线性方程组为:
f1(x1, x2, x3) = 0
f2(x1, x2, x3) = 0
f3(x1, x2, x3) = 0
其中,x1、x2、x3 分别为三个变量,f1、f2、f3 是三个非线性的函数。
牛顿迭代法的基本思想是:以当前的解作为一次函数的切线,求出该切线与坐标轴的交点作为下一次迭代的解,直到满足一定的精度要求为止。
具体步骤如下:
1. 首先,任意选取一个初值 (x1_0, x2_0, x3_0),作为迭代的起点。
2. 对于每个变量,计算该变量的一阶导数,即:
f1_x1 = ∂f1/∂x1, f1_x2 = ∂f1/∂x2, f1_x3 = ∂f1/∂x3
f2_x1 = ∂f2/∂x1, f2_x2 = ∂f2/∂x2, f2_x3 = ∂f2/∂x3
f3_x1 = ∂f3/∂x1, f3_x2 = ∂f3/∂x2, f3_x3 = ∂f3/∂x3
3. 计算雅可比矩阵 J,即:
J = [f1_x1, f1_x2, f1_x3;
f2_x1, f2_x2, f2_x3;
f3_x1, f3_x2, f3_x3]
4. 计算当前解向量 x_k 的函数值向量 f(x_k):
f_k = [f1(x1_k, x2_k, x3_k);
f2(x1_k, x2_k, x3_k);
f3(x1_k, x2_k, x3_k)]
5. 计算当前解向量 x_k 的下一个迭代解 x_(k+1):
x_(k+1) = x_k - J^(-1)*f_k
其中,J^(-1) 表示雅可比矩阵的逆矩阵。
6. 判断新的解向量 x_(k+1) 是否满足精度要求,如果满足,则迭代结束,输出 x_(k+1);否则,返回步骤4,继续迭代。
注意:在实际应用中,如果雅可比矩阵的逆矩阵不存在或计算困难,可以采用其他的求逆方法,如LU分解等。此外,牛顿迭代法也有可能会出现发散的情况,需要加以处理。
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