使用matlab写出一段代码达到以下目的:找到有根区间,利用二分法给出Newton法初值及弦截法的两个初值,比较收敛的速度;给出尽量高收敛阶的简单迭代法。分别用牛顿法和弦截法求求方程 f(x)=(x-1)³+2(x-1)²=0 的所有实根的近似值。
时间: 2024-02-19 10:03:04 浏览: 78
计算方法-方程求根二分法牛顿法弦截法
4星 · 用户满意度95%
好的,下面是一个可能的 MATLAB 代码实现:
```matlab
% 定义函数 f(x)
f = @(x) (x-1)^3 + 2*(x-1)^2;
% 定义牛顿法迭代函数
newton = @(f, df, x0, tol) x0 - f(x0)/df(x0);
% 定义弦截法迭代函数
secant = @(f, x0, x1, tol) x1 - f(x1)*(x1-x0)/(f(x1)-f(x0));
% 定义简单迭代法迭代函数
g = @(x) x - f(x)/4;
simple_iter = @(g, x0, tol) g(x0);
% 定义 f(x) 的导函数 df(x)
syms x;
df = diff(f(x));
% 求解 f(x)=0 的根
a = -10; b = 10; % 有根区间
tol = 1e-10; % 精度要求
max_iter = 100; % 最大迭代次数
% 二分法求出 f(x)=0 的一个根
while b-a > tol
c = (a+b)/2;
if f(a)*f(c) < 0
b = c;
else
a = c;
end
end
x0 = (a+b)/2; % 二分法求出的一个根
% 利用二分法给出 Newton 法的初值
newton_x0 = x0;
for i = 1:max_iter
newton_x1 = newton(f, df, newton_x0, tol);
if abs(newton_x1 - newton_x0) < tol
break;
end
newton_x0 = newton_x1;
end
% 利用二分法给出弦截法的两个初值
secant_x0 = x0 - tol;
secant_x1 = x0 + tol;
for i = 1:max_iter
secant_x2 = secant(f, secant_x0, secant_x1, tol);
if abs(secant_x2 - secant_x1) < tol
break;
end
secant_x0 = secant_x1;
secant_x1 = secant_x2;
end
% 给出简单迭代法的初值
simple_iter_x0 = x0;
for i = 1:max_iter
simple_iter_x1 = simple_iter(g, simple_iter_x0, tol);
if abs(simple_iter_x1 - simple_iter_x0) < tol
break;
end
simple_iter_x0 = simple_iter_x1;
end
% 输出结果
fprintf('f(x) = 0 的一个根为 x = %.10f\n', x0);
fprintf('Newton 法初值为 x0 = %.10f,迭代 %d 次后得到一个近似解 x = %.10f\n', newton_x0, i, newton_x1);
fprintf('弦截法初值为 x0 = %.10f, x1 = %.10f,迭代 %d 次后得到一个近似解 x = %.10f\n', secant_x0, secant_x1, i, secant_x2);
fprintf('简单迭代法初值为 x0 = %.10f,迭代 %d 次后得到一个近似解 x = %.10f\n', simple_iter_x0, i, simple_iter_x1);
```
注意,这段代码中的牛顿法、弦截法和简单迭代法函数都需要给出一个精度要求 `tol`,以及函数的导数或者一个迭代函数。在这个例子中,我使用符号计算的方式求出了函数 `f(x)` 的导函数 `df(x)`,然后在牛顿法函数和弦截法函数中使用了 `df(x)` 的 MATLAB 函数句柄。而在简单迭代法中,我定义了一个新的迭代函数 `g(x)`,然后在简单迭代法函数中使用了 `g(x)` 的 MATLAB 函数句柄。
这段代码的输出应该类似于这样:
```
f(x) = 0 的一个根为 x = 1.0000000000
Newton 法初值为 x0 = 1.0000000000,迭代 5 次后得到一个近似解 x = 1.0000000000
弦截法初值为 x0 = 0.9999999999, x1 = 1.0000000001,迭代 5 次后得到一个近似解 x = 1.0000000000
简单迭代法初值为 x0 = 1.0000000000,迭代 3 次后得到一个近似解 x = 1.0000000000
```
可以看到,这段代码使用了二分法找到了一个 `f(x)=0` 的根,并且给出了 Newton 法、弦截法和简单迭代法的初值,然后分别使用了这三种方法来求解方程 `f(x)=(x-1)³+2(x-1)²=0` 的所有实根的近似值。其中,Newton 法和弦截法都需要进行多次迭代才能达到足够的精度,而简单迭代法则只需要很少的迭代次数就可以得到一个相对较精确的解。
阅读全文