牛顿迭代法求根号2 c++代码
时间: 2024-11-15 18:31:27 浏览: 29
牛顿迭代法是一种数值计算技术,用于寻找函数的零点,比如求平方根。对于求 \(\sqrt{2}\) 这样的无理数,我们可以构造一个函数 \(f(x) = x^2 - 2\) 来找到它的正平方根,因为当 \(x = \sqrt{2}\) 时,\(f(x)\) 将等于0。
以下是使用 C++ 实现牛顿迭代法求 \(\sqrt{2}\) 的简单代码示例:
```cpp
#include <iostream>
#include <cmath>
double sqrtApproximation(double guess, double epsilon = 1e-9) {
while (std::abs(guess * guess - 2) > epsilon) {
guess = (guess + 2 / guess) / 2;
}
return guess;
}
int main() {
double initialGuess = 1.0; // 初始猜测值通常设为1
double result = sqrtApproximation(initialGuess);
std::cout << "Approximate square root of 2: " << result << std::endl;
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```cpp
#include <iostream>
#include <cmath>
// 定义方程函数
class Equation {
public:
double f(double x) { return a * x*x + b * x + c; }
double df(double x) { return 2*a * x + b; } // 方程的一阶导数
private:
double a, b, c; // 方程系数
};
// 牛顿迭代函数
double newtonIteration(Equation eqn, double initialGuess, double epsilon = 1e-6) {
double nextGuess = initialGuess;
while (std::abs(eqn.f(nextGuess)) > epsilon) {
nextGuess -= eqn.f(nextGuess) / eqn.df(nextGuess);
}
return nextGuess;
}
int main() {
Equation eqns[2] = {{1, -3, 2}, {4, -8, 5}}; // 示例方程组:x^2 - 3x + 2 = 0 和 4x^2 - 8x + 5 = 0
double guesses[2] = {0, 0}; // 初始猜测值
for (size_t i = 0; i < 2; ++i) {
double solution = newtonIteration(eqns[i], guesses[i]);
std::cout << "Solution to equation " << i+1 << ": " << solution << std::endl;
}
return 0;
}
```
这个代码首先定义了一个Equation类,包含两个一元二次方程的函数f和它的导数df。然后newtonIteration函数会使用初始猜测值进行迭代直到找到满足精度的要求的根。
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1. 定义初始猜测值x0。
2. 定义函数f(x),其导数f'(x)。
3. 使用公式:x_{n+1} = x_n - f(x_n) / f'(x_n),其中x_{n+1}是新的近似根,x_n是你当前的近似值。
4. 可以设置一个停止条件,比如当两次迭代之间的差值小于某个阈值(通常设定为足够小的精度),或者达到预设的最大迭代次数,就认为找到了方程的一个根。
下面是一个简单的C++示例(假设我们有一个一元二次方程ax^2 + bx + c = 0):
```cpp
#include <iostream>
#include <cmath>
double quadraticRoot(double a, double b, double c, double guess = 1.0) {
double tolerance = 1e-6;
int maxIterations = 100;
for (int i = 0; i < maxIterations; ++i) {
double nextGuess = guess - (a * guess * guess + b * guess + c) / (2 * a);
if (std::abs(guess - nextGuess) < tolerance) {
return nextGuess;
}
guess = nextGuess;
}
// 如果未达到停止条件,抛出异常或返回一个警告信息
std::cerr << "Failed to converge after " << maxIterations << " iterations." << std::endl;
return nextGuess;
}
int main() {
double a, b, c; // 输入方程系数
// ... 获取用户输入并赋值 ...
double root = quadraticRoot(a, b, c);
std::cout << "The root of the equation is: " << root << std::endl;
return 0;
}
```
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