用fortran语言编写,二分法解非线性方程,给出一个运行该程序的实例,并解释每一条语句
时间: 2024-03-01 12:55:38 浏览: 95
好的,下面是用Fortran语言编写的二分法求解非线性方程的程序:
```
program bisection
implicit none
real :: a, b, xm, eps, f_a, f_b, f_xm
integer :: iter, max_iter
! 初始化变量
a = 0.0
b = 1.0
eps = 1.0e-6
max_iter = 100
iter = 0
! 输出初始值
print *, "Initial values:"
print *, "a = ", a
print *, "b = ", b
print *, "eps = ", eps
! 进入循环
do while (abs(b-a) > eps .and. iter < max_iter)
iter = iter + 1
xm = (a + b) / 2.0
! 计算函数值
f_a = func(a)
f_b = func(b)
f_xm = func(xm)
! 判断解是否在左半区间
if (f_a * f_xm < 0.0) then
b = xm
else
a = xm
end if
! 输出每一步的结果
print *, "Iteration ", iter, ":"
print *, "a = ", a
print *, "b = ", b
print *, "xm = ", xm
print *, "f(xm) = ", f_xm
end do
! 输出最终结果
print *, "Final result:"
print *, "x = ", xm
contains
! 定义要求解的非线性方程
function func(x)
real, intent(in) :: x
func = x**3 - x - 1.0
end function func
end program bisection
```
现在来解释每一条语句的含义:
```
implicit none
```
这一句指定了程序中所有变量必须要显式声明数据类型,避免因为隐式声明导致的错误。
```
real :: a, b, xm, eps, f_a, f_b, f_xm
integer :: iter, max_iter
```
这一句声明了程序中用到的所有变量的数据类型。在这里,我们定义了实数类型的变量 a、b、xm、eps、f_a、f_b 和 f_xm,以及整数类型的变量 iter 和 max_iter。
```
a = 0.0
b = 1.0
eps = 1.0e-6
max_iter = 100
iter = 0
```
这一段初始化了程序中用到的所有变量的值,包括初始的解区间端点 a 和 b,收敛精度 eps,最大迭代次数 max_iter 和迭代次数 iter。
```
print *, "Initial values:"
print *, "a = ", a
print *, "b = ", b
print *, "eps = ", eps
```
这一段输出了程序中用到的所有变量的初始值。
```
do while (abs(b-a) > eps .and. iter < max_iter)
```
这一句定义了一个循环,只要解区间的长度大于收敛精度 eps,且迭代次数没有超过最大迭代次数 max_iter,就会一直循环下去。
```
iter = iter + 1
xm = (a + b) / 2.0
```
这一段是循环中的两个重要步骤。iter 记录了当前的迭代次数,而 xm 是当前解区间的中点。
```
f_a = func(a)
f_b = func(b)
f_xm = func(xm)
```
这一段计算了当前解区间端点 a、b 和中点 xm 对应的函数值。
```
if (f_a * f_xm < 0.0) then
b = xm
else
a = xm
end if
```
这一段根据当前解区间端点 a 和中点 xm 对应的函数值的符号,缩小解区间的范围。如果 f(a) 和 f(xm) 的符号相反(即 f(a) * f(xm) < 0),则解位于左半区间,将 b 更新为 xm;否则解位于右半区间,将 a 更新为 xm。
```
print *, "Iteration ", iter, ":"
print *, "a = ", a
print *, "b = ", b
print *, "xm = ", xm
print *, "f(xm) = ", f_xm
```
这一段输出每一次迭代的结果,包括当前解区间端点 a 和 b,中点 xm,以及 f(xm) 的值。
```
print *, "Final result:"
print *, "x = ", xm
```
最后,输出最终求解得到的解 x。
这样,我们就完成了用Fortran语言编写的二分法求解非线性方程的程序的解释。
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