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 08:55:38 浏览: 27
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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