简单迭代法-文档资料

1、15.1.2 简单迭代法 已知根 的存在区间a,b,自然可取中点c作为根 的精略近似值x0。为求逐次逼近 的近似值x1,x2, ,自然希望使用相同公式xk+1= (xk),k=0,1,2, (5-3)利用此式求根近似值的方法称为简单迭代法。 Xk 称为迭代序列， (x)称为迭代函数，上式称为迭代格式。显然，如果迭代序列收敛于 ,且 (x)连续，则2 = = = （ ）=1limkkx即根 满足方程 x= (x) (5-4)因此，为保证迭代序列逐次逼近方程f(x)=0的根，应当选取迭代函数 (x),使方程(5-4)与(5-1)同解。例5-1 用简单迭代法求区间(2,3)内方程x3-2x-5=0的

2、根解一 将方程两边同加2x+5,再开三次方，得式(5-4)型同解方程 x=作迭代格式 xk+1= ,k=0,1,取x0=2.5,迭代得 x1=2.154434690,x2=2.103612029,x3=2.095927410 1limkkx)(limkkxkkxlim 352 x352kx3X4=2.094760545,x5=2.094583250,x6=2.094556309X7=2.094552215,x8=2.094551593,x9=2.094551498X10=2.094551484,x11=2.094551482=x12由于x12=x11,再迭代已无变化，可见 x11解二 将方程x

3、3-2x-5=0两边同加2x3+5,再同除3x2-2,得同解方程 x=(2x3+5)/(3x2-2)作迭代格式 xk+1=(2xk3+5)/(3xk2-2)取x0=2.5,得迭代序列:x1=2.164179104,x2=2.097135356,x3=2.094555232,X4=2.094551482=x5,故 x44 作迭代格式 xk+1=(xk3-5)/2令x0=2.5,得迭代序列:x1=5.3125,x2=72.46643066,X3=190272.0118,x4=3.444250536 1016,x5=2.042933398 1046,计算x6时溢出简单迭代收敛定理简单迭代收敛定理 设

4、迭代函数 (x)满足条件： 1 当x a,b时 (x) a,b 2 存在正数L1,使对任意x a,b有 L1则对任意初值x0 a,b,迭代序列(5-3)收敛于方程x= (x)在a,b上的唯一根)(x5证: 先证x= (x)在a,b上有唯一根。因 存在,故 (x)连续。令g(x)=x- (x),则g(x)连续。由条件1知g(a)=a- (a) 0,g(b)=b- (b) 0,故存在 a,b,使g( )=0,即 = ( ),证明了方程x= (x)有根。假定还有根 ,则由拉格朗日中值定理及条件2得 0 = =即正数 小于其自身。这是不可能的。这说明方程(5-4)只有一根。最后证明xk收敛于 。由条件

5、2知)(x*)(*)()(* L *6 = = L L2因为0 L1, 可见k 时， 。证毕。定理中条件2最重要。实际上，假定在根 的某邻域 上 ，则对此邻域上任意x说明 (x)也在此邻域，条件1自然成立。实际问题中满足条件2的区间a,b难以求得。但若 连续，则在根 邻域 。因此， 1时称称超线性收敛；p=2时称平方收敛。在迭代函数 充分可导时，由泰勒公式知)(x)()()(1kkkxxx1)1(2)()!1()()(! 21 pkpkxpx11之间与在kpkpxxp,)(!1)(可见 时线性收敛，0)()()()()1( p0 但 时p阶收敛。对例5-1前两种解法， 0)()(p, 0)(, 0)(21 故解法一迭代序列线性收敛，解法二迭代序列超线性收敛。进一步可证0366771471. 1