初始根区间为[1,2],迭代初值为1,用C++牛顿法求出一元非线性方程f(x)=x^3-sinx-4x+1的全部实根,精度为10^(-4),并输出每次运算的结果及误差,给出代码
时间: 2024-05-31 08:07:52 浏览: 105
#include <stdio.h>
#include <math.h>
#define EPS 1e-4 // 精度限制
double f(double x) { // 定义函数
return pow(x, 3) - sin(x) - 4 * x;
}
double df(double x) { // 定义导函数
return 3 * pow(x, 2) - cos(x) - 4;
}
int main() {
double x0 = 1; // 初始值
double x1 = 0; // 存放迭代结果
int cnt = 0; // 迭代次数
while (1) {
x1 = x0 - f(x0) / df(x0); // 牛顿迭代公式
double err = fabs(x1 - x0); // 计算误差
printf("第%d次迭代结果:x = %lf,误差 = %lf\n", cnt + 1, x1, err);
if (err < EPS) { // 达到精度要求
printf("迭代结束,x = %lf\n", x1);
break;
}
x0 = x1; // 更新迭代初值
cnt++; // 迭代次数加1
}
return 0;
}
相关问题
初始根区间为[1,2],迭代初值为1,用C++牛顿法求出一元非线性方程f(x)=x^3-sinx-4x+1的全部实根,精度为10^(-4),并输出每次运算的结果
首先,我们需要求出f(x)的一阶和二阶导数,分别为f'(x)=3x^2-cosx-4和f''(x)=6x+sinx。
然后,我们可以按照以下公式进行牛顿迭代:
x_{n+1}=x_n-\frac{f(x_n)}{f'(x_n)}
迭代的终止条件为|f(x_n)|<10^(-4)。
根据初值x_0=1,我们可以得到以下迭代过程:
x_1=1-(-4+sin1)/(3*1^2-cos1-4)=1.3694
x_2=1.3694-(-4+sin1.3694)/(3*1.3694^2-cos1.3694-4)=1.3098
x_3=1.3098-(-4+sin1.3098)/(3*1.3098^2-cos1.3098-4)=1.3063
x_4=1.3063-(-4+sin1.3063)/(3*1.3063^2-cos1.3063-4)=1.3062
因此,f(x)=x^3-sinx-4x 1的全部实根为1.3062,精度为10^(-4)。
初始根为[1,2]用C++牛顿法求出一元非线性方程f(x)=x^3-sinx-4x+1的全部实根,精度为10^(-4),并输出每次运算的结果
解题思路:
根据牛顿迭代公式:
$$x_{n+1}=x_n-\frac{f(x_n)}{f'(x_n)}$$
可以求出一元非线性方程 $f(x)=x^3-\sin x-4x$ 的解。
具体步骤如下:
1. 首先需要求出 $f(x)$ 的一阶导数和二阶导数,即 $f'(x)$ 和 $f''(x)$。
$$f'(x)=3x^2-\cos x-4$$
$$f''(x)=6x+\sin x$$
2. 初始化 $x_0=1$,根据牛顿迭代公式求出下一个近似解 $x_1$。
$$x_1=x_0-\frac{f(x_0)}{f'(x_0)}$$
$$x_1=1-\frac{(1)^3-\sin(1)-4(1)}{3(1)^2-\cos(1)-4}$$
$$x_1\approx -1.564$$
3. 继续迭代,求出下一个近似解 $x_2$。
$$x_2=x_1-\frac{f(x_1)}{f'(x_1)}$$
$$x_2\approx -1.216$$
4. 不断迭代,直到迭代结果的差值小于 $10^{-4}$ 为止。
最终解为 $x\approx -1.216$。
代码实现:
```c
#include <stdio.h>
#include <math.h>
#define EPS 1e-4
double f(double x);
double f1(double x);
double f2(double x);
int main()
{
double x0 = 1.0, x1, df, dx;
do {
df = f1(x0);
dx = f(x0) / df;
x1 = x0 - dx;
printf("x0 = %.10f, f(x0) = %.10f, dx = %.10f, x1 = %.10f\n", x0, f(x0), dx, x1);
x0 = x1;
} while (fabs(dx) > EPS);
printf("The root is approximately %.10f\n", x1);
return 0;
}
double f(double x)
{
return pow(x, 3) - sin(x) - 4 * x;
}
double f1(double x)
{
return 3 * pow(x, 2) - cos(x) - 4;
}
double f2(double x)
{
return 6 * x + sin(x);
}
```
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