关于牛顿迭代法的收敛阶数

问题描述:

关于牛顿迭代法的收敛阶数
以下这个公开课《单变量微积分》从 5:20 到 6:00 的内容我看不懂,内容是解释牛顿法的收敛阶数为2。大大可以用数学符号表示下视频中的教授的意思吗?为什么E2~E1^2
1个回答 分类:数学 2014-11-03

问题解答:

我来补答
这里的Newton 法是求方程f(x)=0的根的方法.
用迭代法:通过一定的迭代公式得到x(k+1)=g(xk),若记ek=|xk-x*|,其中
x*是f(x)=0的根.ek就是度量迭代序列{xk}与真解之间的距离,ek=0表示已经得到真解.
可以证明,f(x)满足一定的条件,则{xk}二次收敛到x*,大致上说就是
ek约为e(k-1)^2,这是一个收敛很快的方法.
因为你想,比如e1=0.1,则e2约为0.01,e3约为10^(-4),
e4约为10^(-8),e5约为10^(-16),只需几步迭代就能得到解的一个有效位数大约是
16位的近似解,收敛很快的.
当然一般是很难做到这么快的,不过Newton法一般认为是求解非线性方程根的一个很有效的方法.
再问: 你的回答总结起来就是:牛顿法一般有e(n)约为e(n-1)^2 而我的提问是:为什么有e(n)约为e(n-1)^2 视频的教授解释了为什么,但我看不懂,希望有人能用数学符号表示下教授的解释过程。 孩子。。。。。。。。
再答: x(k+1)=xk-f(xk)/f'(xk),这是迭代公式。大致思想: 于是有f'(xk)x(k+1)=f'(xk)xk-f(xk)。 f'(xk)(x(k+1)-x*)=f'(xk)(xk-x*)-(f(xk)-f(x*))。 利用0=f(x*)=f(xk)+f'(xk)(x*-xk)+大O(x*-xk)^2,代入得 f'(xk)e(k+1)=大O(ek^2)。 当n趋于无穷时,f'(xk)趋于f'(x*)。 上式大致为e(k+1)=大O(ek^2)/f'(x*),只要f'(x*)不为0。 因此Newton法的收敛性理论中都要有条件f'(x*)不为0。
 
 
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