分别使用MATLAB的单点弦截法和两点弦截法,计算方程eˣ-2x-1=0的根,并比较两种方法的迭代次数(误差<10-12)。
时间: 2024-12-22 15:12:58 浏览: 9
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在MATLAB中,我们可以使用数值优化工具箱中的`fsolve`函数来进行非线性方程的求解。单点弦截法(也称为牛顿法)和两点弦截法(也称为割线法或二分法)都属于数值方法。
**1. 单点弦截法 (Newton's Method):**
这个方法使用了函数的导数信息,对于方程 `f(x) = e^x - 2x - 1`,我们需要首先定义函数 `f` 和其导数 `fprime`:
```matlab
function [y] = f(x)
y = exp(x) - 2*x - 1;
end
function df = fprime(x)
df = exp(x) -1; % 开始搜索的初始点
options = optimoptions('fsolve', 'Display', 'iter', 'Algorithm', 'trust-region-dogleg');
solution_newton = fsolve(f, initial_guess, options);
```
**2. 两点弦截法 (Bisection Method):**
对于没有导数信息或者导数不可靠的情况,我们可以使用二分法。在这种情况下,我们不需要定义导数,直接对区间进行分割直到满足精度要求:
```matlab
a = -Inf; % 左端点
b = 0; % 右端点
tol = 1e-12; % 指定的误差范围
while b-a > tol
c = (a + b) / 2; % 中点
if f(c) == 0
break;
elseif f(a)*f(c) < 0
b = c; % 如果f(a)*f(c)<0, 则左半部分有根
else
a = c; % 否则右半部分有根
end
end
solution_bisect = c;
```
最后,我们可以记录并比较两种方法的迭代次数:
```matlab
iterations_newton = options.iterations;
iterations_bisect = finddiff([0 a b solution_newton solution_bisect]);
% 输出结果
fprintf("Root using Newton's method: %f\n", solution_newton);
fprintf("Iterations for Newton's method: %d\n", iterations_newton);
fprintf("Root using Bisection method: %f\n", solution_bisect);
fprintf("Iterations for Bisection method: %d\n", iterations_bisect);
```
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