亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于函數(shù)值不動(dòng)點(diǎn)逼近的四類改進(jìn)迭代算法

        2023-08-05 03:02:58吳昌廣
        關(guān)鍵詞:迭代法收斂性不動(dòng)點(diǎn)

        郭 巧,楊 兵,吳昌廣

        (1.安徽職業(yè)技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院,安徽 合肥 230611;2.安徽職業(yè)技術(shù)學(xué)院智能制造學(xué)院,安徽 合肥 230611;3.南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院,江蘇 南京 210094)

        0 引言

        迭代法是非線性數(shù)值逼近求根的常用方法[1-4],主要有簡單迭代法、Newton迭代法、弦割法,雖然這些方法運(yùn)算簡單,但都存在一定的局限性,如重根附近發(fā)散、迭代速率較低等.為避免諸如此類的問題,本文提出四類改進(jìn)的求解非線性數(shù)值逼近的迭代法,并通過收斂性分析和數(shù)值實(shí)例驗(yàn)證,在保證收斂的前提下,其迭代速度明顯優(yōu)于簡單迭代.

        1 預(yù)備知識(shí)

        定義1.1[5]將非線性方程f(x)=0等式兩邊同時(shí)加上x,得到

        f(x)+x=x,

        令h(x)=f(x)+x,將非線性方程求根等價(jià)變形為x=h(x).給定初始值x0,則有

        (1)

        其中,xn稱為迭代序列,h(x)稱為迭代函數(shù),式(1)稱為不動(dòng)點(diǎn)迭代或簡單迭代.

        定義1.2 若對(duì)于任意x0∈[a,b],由式(1)產(chǎn)生的迭代序列滿足:

        則稱迭代序列收斂.

        2 四類改進(jìn)迭代算法

        2.1 點(diǎn)切式迭代

        如圖1所示,設(shè)非線性方程f(x)=0在點(diǎn)x0附近有一個(gè)單根,可將非線性方程等價(jià)變形為x=h(x),求非線性方程f(x)=0的根,即為求方程y1=x和y2=h(x)交點(diǎn)的橫坐標(biāo).

        過A0(x0,h(x0))作曲線y2=h(x)的切線交y1=x于B,切線方程為y-h(x0)=h′(x0)(x-x0).

        如此重復(fù),得到點(diǎn)切式迭代公式:

        (2)

        圖1 點(diǎn)切式迭代

        2.2 切割式迭代

        如圖2所示,連接A0A1并延長交y1=x于點(diǎn)C,設(shè)C點(diǎn)橫坐標(biāo)為x1,則直線A0A1的方程為

        將C(x1,x1)代入直線A0A1方程,得到

        化簡得到

        如此重復(fù),得到切割式迭代公式:

        (3)

        圖2 切割式迭代

        2.3 點(diǎn)點(diǎn)式迭代

        如圖3所示,在曲線y2=h(x)上取兩點(diǎn)A0(x0,h(x0)),A1(x1,h(x1)),則直線A0A1的方程為

        化簡得到

        因?yàn)橹本€A0A1與y1=x相交于點(diǎn)C(x2,y2),代入即得

        化簡得到

        如此重復(fù),則得點(diǎn)點(diǎn)式迭代公式:

        (4)

        圖3 點(diǎn)點(diǎn)式迭代

        2.4 點(diǎn)斜式迭代

        (5)

        式(5)即為點(diǎn)斜式迭代.

        圖4 點(diǎn)斜式迭代

        3 收斂性分析

        本文研究求解非線性方程f(x)=0的變形x=h(x)在單根a處的迭代法.

        定義3.1[6]設(shè)x*為h(x)的一個(gè)不動(dòng)點(diǎn),h′(x)在x*的某領(lǐng)域N(x*)連續(xù)且|h′(x*)|<1,則迭代法對(duì)任意x(0)∈N(x*)收斂.

        |xn+1-a|≤M|xn-a|p,

        則稱數(shù)列{xn}p階收斂到a.

        定理3.1 設(shè)x*為h(x)的一個(gè)不動(dòng)點(diǎn),如果xn→x*,則由公式(2)定義的迭代法二階收斂,且誤差方程為

        其中,en=xn-x*,H(x*)為代替h(x*)的算法表達(dá)式.

        證明 1)收斂性分析

        當(dāng)x=x*時(shí),h(x*)=x,則H′(x*)=0,由定義3.1可知,迭代公式(2)收斂.

        注 若對(duì)H′(x)繼續(xù)求導(dǎo),得到的H″(x*)≠0.

        2)誤差分析

        對(duì)于公式(2),將H(x)在x*附近泰勒展開,得到

        由xn+1=H(xn),x*=H(x*),en=xn-x*,H′(x*)=0,故上式變形為

        故由公式(2)定義的迭代法二階收斂.

        定理3.2 設(shè)x*為h(x)的一個(gè)不動(dòng)點(diǎn),如果xn→x*,則由公式(3)定義的迭代法二階收斂,且誤差方程為

        其中,en=xn-x*,H(x*)為代替h(x*)的算法表達(dá)式.

        證明 1)收斂性分析

        對(duì)于公式(3),令

        對(duì)H(x)求導(dǎo)得到

        當(dāng)x=x*時(shí),h(x*)=x,由公式(2)可知,A′(x*)=0,由公式(1)可知,A(xn)→x*,則h(A(xn))→h(x*)→x*,代入上式,有H′(x*)=0,由定義3.1可知,迭代公式(3)收斂.

        2)誤差分析

        對(duì)于公式(3),將H(x)在x*附近泰勒展開,則有

        由xn+1=H(xn),x*=H(x*),en=xn-x*,H′(x*)=0,故上式變形為

        故由公式(3)定義的迭代法二階收斂.

        定理3.3 設(shè)x*為h(x)的一個(gè)不動(dòng)點(diǎn),如果xn→x*,則由公式(4)定義的迭代法二階收斂,且誤差方程為

        其中,en=xn-x*,H(x*)為代替h(x*)的算法表達(dá)式.公式(5)定義的迭代法線性收斂.

        證明 1)收斂性分析

        2)誤差分析

        對(duì)于公式(4),將H(x)在x*附近泰勒展開,有

        由xn+1=H(xn),x*=H(x*),en=xn-x*,H′(x*)=0,故上式變形為

        故由公式(4)定義的迭代法二階收斂.

        定理3.4 設(shè)x*為h(x)的一個(gè)不動(dòng)點(diǎn),如果xn→x*,則由公式(5)定義的迭代法線性收斂,且誤差方程為

        其中,en=xn-x*,H(x*)為代替h(x*)的算法表達(dá)式.

        證明 1)收斂性分析

        因?yàn)锽為曲線h(x)在過橫坐標(biāo)為x0和x1兩點(diǎn)所構(gòu)成的直線的斜率,故B為常數(shù),則H′(x*)≠0,且|H′(x*)|<1,由定義3.1可知,迭代公式(5)收斂.

        2)誤差分析

        對(duì)于公式(5),將H(x)在x*附近泰勒展開,則有

        由xn+1=H(xn),x*=H(x*),en=xn-x*,故上式變形為

        故由公式(5)定義的迭代法線性收斂.

        4 數(shù)值實(shí)例

        例4.1 求非線性方程f(x)=e-x-x=0的根,取初值x0=0.5,令|xn-xn+1|≤10-4,通過簡單迭代法的公式(1)、點(diǎn)切式迭代法的公式(2)、切割式迭代法的公式(3)、點(diǎn)點(diǎn)式迭代法的公式(4)、點(diǎn)斜式迭代法的公式(5)迭代算法,通過Matlab編程,計(jì)算結(jié)果見表1.

        表1 例4.1計(jì)算結(jié)果

        由表1可以看出,在初始值和精度要求相同的情況下,求解非線性方程近似根簡單迭代法需要迭代14次才能達(dá)到精度要求,但是改進(jìn)的點(diǎn)切式迭代法只需要迭代3次,切割式迭代法、點(diǎn)點(diǎn)式迭代法、點(diǎn)斜式迭代法分別只需要迭代2次,而點(diǎn)斜式迭代法在第一次迭代運(yùn)算后就達(dá)到與第二次基本相同的迭代結(jié)果,改進(jìn)的迭代算法收斂速度更快,并且能有效避免重根附近發(fā)散,該算法在機(jī)器人軌跡規(guī)劃算法中具有較高的應(yīng)用和推廣潛力.

        猜你喜歡
        迭代法收斂性不動(dòng)點(diǎn)
        迭代法求解一類函數(shù)方程的再研究
        一類抽象二元非線性算子的不動(dòng)點(diǎn)的存在性與唯一性
        Lp-混合陣列的Lr收斂性
        活用“不動(dòng)點(diǎn)”解決幾類數(shù)學(xué)問題
        END隨機(jī)變量序列Sung型加權(quán)和的矩完全收斂性
        迭代法求解約束矩陣方程AXB+CYD=E
        預(yù)條件SOR迭代法的收斂性及其應(yīng)用
        行為ND隨機(jī)變量陣列加權(quán)和的完全收斂性
        松弛型二級(jí)多分裂法的上松弛收斂性
        不動(dòng)點(diǎn)集HP1(2m)∪HP2(2m)∪HP(2n+1) 的對(duì)合
        欧美性猛交xxxx黑人猛交| 成人自拍一二在线观看| 免费观看成人欧美www色| 亚洲欧美成人一区二区在线电影 | 国产丝袜精品不卡| 久久久精品国产亚洲av网不卡| 开心五月婷婷激情综合网| 大又大粗又爽又黄少妇毛片| 日本中文字幕在线播放第1页| 日韩av一区二区三区精品| av男人的天堂亚洲综合网| 国产乱了真实在线观看| 久草视频这里有精品| 久久精品国产亚洲av调教| 精品久久亚洲中文字幕| 幻女bbwxxxx在线视频| 91视频爱爱| 亚洲国产av高清一区二区三区| 色老板美国在线观看| 男女野外做爰电影免费| 亚洲国产AⅤ精品一区二区久| 亚洲av人片在线观看| 天堂а√在线最新版中文在线| 激情五月婷婷综合| 国产三级三级精品久久| 亚洲综合网国产精品一区| 日本不卡在线视频二区三区| 狼色在线精品影视免费播放| 精彩视频在线观看一区二区三区| 蜜臀av999无码精品国产专区| 一本大道香蕉视频在线观看| 国产大学生自拍三级视频| 久久久久久夜精品精品免费啦| 国产精品无码一区二区三区免费 | 东京热无码人妻中文字幕| 丝袜美腿福利视频在线| 国内精品视频在线播放不卡| 精品少妇大屁股白浆无码| 亚洲国产女同在线观看| 粗大的内捧猛烈进出小视频| 亚洲第一成人网站|