opt.fsolve 的原理是怎样的,写出牛顿迭代的源代码
时间: 2024-12-29 20:30:44 浏览: 7
`opt.fsolve`是`scipy.optimize`库中的一个优化算法,它通常用于解决非线性方程组的问题。其原理基于牛顿法(Newton-Raphson method),这是一种迭代优化技术,通过构建并求解方程的泰勒级数近似来逼近函数的根。
牛顿迭代的核心思想是,从当前估计值开始,通过寻找函数梯度的方向,并沿着负梯度方向移动一段距离(大小由步长确定),逐步接近函数的局部最小值或解。下面是简单的牛顿迭代求解方程组的Python源代码示例:
```python
import numpy as np
def newton_raphson(func, derivative, x0, tolerance=1e-6, max_iterations=100):
"""
Newton-Raphson 方法求解非线性方程组
:param func: 目标函数,接受一个数组作为输入,返回一个数组
:param derivative: 预估导数,也接受一个数组作为输入,返回一个数组
:param x0: 初始猜测解
:param tolerance: 容忍的相对误差
:param max_iterations: 最大迭代次数
:return: 解得的x
"""
x = x0.copy()
for _ in range(max_iterations):
grad = derivative(x) # 求导
if np.linalg.norm(grad) < tolerance:
break
delta_x = -np.linalg.solve(np.dot(grad.T, grad), grad) # Hessian矩阵逆乘梯度
x += delta_x
else:
print("达到最大迭代次数")
return x
# 示例:假设我们有一个一元方程 f(x) = x^2 - 2 = 0
def example_function(x):
return x**2 - 2
# 对应的导数 df/dx
def example_derivative(x):
return 2*x
# 初始化x0
x0 = 1.0
solution = newton_raphson(example_function, example_derivative, x0)
```
阅读全文