设计一种不动点迭代格式,求解函数 f(x) = x^2 − 3x + 2 − e^x和 g(x) = x^3 + 2x^2 + 10x − 20 的根,要求该迭代格式收敛。然后再使用斯特芬 森加速迭代,计算到|xk − xk−1 | < 10−8为止。
时间: 2023-09-03 07:25:34 浏览: 496
不动点迭代求方程的根
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### 回答1:
不动点迭代法是一种求解方程的数值解法。我们可以使用该方法来求解函数 f(x)=x^2−3x+2−e^x 和 g(x)=x^3+2x^2+10x−20 的根。
设计的不动点迭代格式如下:
x(k+1)=f(x(k))
使用这种迭代格式,我们可以通过求解不动点来求解函数的根。如果这种迭代格式收敛,那么我们就可以得到函数的根。
然后,我们可以使用斯特林加速迭代法来加快求解的速度。斯特林加速迭代法的迭代格式如下:
x(k+1)=x(k)+(f(x(k))−f(x(k−1)))/(f(x(k))−2f(x(k−1))+f(x(k−2)))
使用这种迭代格式,我们可以在满足|x(k)−x(k−1)|<10^−8 的条件下进行迭代,从而得到函数的根。
### 回答2:
为了设计一个收敛的不动点迭代格式,我们首先对于给定的函数f(x)和g(x),我们可以通过解方程f(x) = x来求得f(x)的根,通过解方程g(x) = x来求得g(x)的根。
考虑f(x) = x^2 - 3x^2 - e^x,我们可以将其转化为x = g(x),其中g(x) = (x^2 - 3x^2 - e^x) / x。
为了验证迭代格式的收敛性,我们需要先求得g(x)的导数,然后判断其是否满足收敛条件,即|g'(x)| < 1。计算g(x)的导数可得g'(x) = (3x^2 - 2x^3 - e^x - 3x^2e^x)/x^2。
我们可以选择一个初始值x0,然后使用不动点迭代公式xk+1 = g(xk)进行迭代,直到|xk+1 - xk| < 10^-8为止。
接下来,考虑斯特芬森加速迭代方法。我们令yk = g(xk),zk = g(yk),然后使用斯特芬森加速公式进行迭代,直到|zk - xk| < 10^-8为止。
总结起来,我们可以按照以下步骤解决该问题:
1. 求解f(x) = x^2 - 3x^2 - e^x = 0的根,验证迭代格式是否收敛。
2. 使用不动点迭代公式xk+1 = g(xk)计算x的根,直到|xk+1 - xk| < 10^-8为止。
3. 使用斯特芬森加速迭代方法计算根,直到|zk - xk| < 10^-8为止。
以上是对于问题的简要回答,如需详细计算过程和具体数值,请提供相应函数的初值。
### 回答3:
要设计一种不动点迭代格式来求解函数f(x) = x^2 - 3x^2 - e^x和g(x) = x^3 - 2x^2 + 10x - 20的根,并要求该迭代格式收敛。
首先,我们可以将f(x)和g(x)转化为相应的不动点方程。令h(x) = x - f(x)和k(x) = x - g(x),则我们需要求解h(x) = 0和k(x) = 0的根。
对于不动点迭代格式,我们选择使用迭代函数φ(x)来逼近根。迭代格式的一般形式为x_(n+1) = φ(x_n),其中x_(n+1)表示第n+1次迭代的值,x_n表示第n次迭代的值。
为了收敛,我们需要确保迭代函数φ(x)满足某些条件,如φ(x)在根的附近连续且导数存在,并且满足 |φ'(x)| < 1。
对于h(x) = 0,我们可以选择φ_1(x) = x + f(x)作为迭代函数。同样地,对于k(x) = 0,我们可以选择φ_2(x) = x + g(x)作为迭代函数。
现在我们可以使用这两个不动点迭代格式来计算根。从一个初始猜测值x_0开始,我们可以按照x_(n+1) = φ(x_n)的方式进行迭代,直到满足收敛条件。
然后,我们可以使用斯特芬森加速迭代来提高收敛速度。通过利用两个连续迭代值的线性插值来更新迭代值,斯特芬森加速迭代可以更快地逼近根。
计算到|x_k - x_(k-1)| < 10^-8为止,即在两次迭代值之间的差小于10^-8。可以使用以下迭代公式进行计算:
x_(k+1) = x_k - \frac{(x_k - x_(k-1))^2}{x_k - 2x_(k-1) + x_(k-2)}
利用以上的不动点迭代格式和斯特芬森加速迭代,我们可以计算函数f(x)和g(x)的根。
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