牛顿迭代法(Newton's method),又称为牛顿-拉夫逊(Newton-Raphson)方法,是牛顿在17世纪提出的一种在实数域和复数域上近似求解方程的方法。牛顿迭代法作为一种数值计算方法,具有收敛速度快、快速求解复杂方程、简单易用等优点,但也存在初始点选择问题、局限于单根问题、迭代公式的推导等缺点。在实际应用中,需要根据问题的复杂度、求解精度等因素,选择合适的数值计算方法,并进行多组试验和分析,以求得较为精确的结果。
1. 牛顿迭代法简介
1.1 牛顿迭代法背景
由于多数方程不存在求根公式,求精确根非常困难,甚至不可解,因此寻找方程的近似根就显得特别重要。牛顿迭代法就是为解决这一问题而提出的。
1.2 牛顿迭代法原理
牛顿迭代法基于函数的导数和函数值的信息,通过不断迭代逼近方程的根。假设要求解方程f(x) = 0的根,首先选取一个初始值x0。通过计算函数f(x)在x0处的导数,得到切线的斜率。然后,找到切线与x轴的交点,将该交点作为新的近似解x1。重复这一过程,不断迭代,直至达到所需精度。
1.3 牛顿迭代法公式
牛顿迭代格式为
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牛顿迭代格式的误差为

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