f'(x)=4x^3-1
注意理解牛顿法的原理。在平面直角坐标系上画出y=f(x)的草图,过点(x(i),f(x(i)))作切线,交y轴于点(x(i+1),0),然后计算y(i+1)=f(x(i+1)),看其是否在误差允许范围内,如果不在,继续此迭代过程;如果在允许误差范围内,则中止迭代,以x(i+1)为近似解。
需要计算出x(i+1)与x(i)的迭代式。
点(x(i),f(x(i)))处的切线斜率为f'(x(i)),则切线方程为:
y=f'(x(i))*(x-x(i))+f(x(i))
令y=0解得
x=x(i)-f(x(i))/f'(x(i))
也即,迭代式为:
x(i+1)=x(i)-f(x(i))/f'(x(i))
然后计算y(i+1)=f(x(i+1))
一般而言,只要初值取在某个根附近,牛顿法经多次迭代后必收敛于该根,而且收敛速度必单纯的迭代法要快很多。
在此,迭代式为:
x(i+1)=x(i)-[x(i)^4-x(i)-2]/[4x(i)^3-1]
y(i+1)=x(i+1)^4-x(i+1)-2
取初值1.5,在Excell中可得迭代结果如下:
i xi f(xi) f'(xi)
1 1.5 1.5625 12.5
2 1.375 0.199462891 9.3984375
3 1.353777016 0.005057023 8.924334658
4 1.35321036 3.5299E-06 8.911877676
5 1.353209964 1.72395E-12 8.911868972
6 1.353209964 0 8.911868972
7 1.353209964 0 8.911868972
8 1.353209964 0 8.911868972
9 1.353209964 0 8.911868972
可见,迭代五次既得精确到小数点后四位数字的近似解:x≈1.3532
事实上可以看出其精确到小数点后九位数字的近似解是:1.353209964