不動點迭代以及其收斂性

2021-09-24 05:41:24 字數 1222 閱讀 2954

所謂迭代就是反覆使用執行某乙個過程,並且用本次執行該過程的結果作為下一次執行的起點,不斷推進,直到得到滿足要求的結果。

在使用計算機解非線性方程,尤其三次及以上的非線性方程(因為二次方程的求根公式很簡單,可以輕易得到根)時,如果利用求根公式的話,求根公式本身只是完成了降次,還需要進行消元才能得出結果。而且從一元六次方程開始,就沒有求根公式了。而迭代法的出現,近乎完美地解決了這個問題,首先,迭代法是簡單方法的不斷重複,這很符合計算機的底層邏輯。其次,迭代公式如果是收斂的,那麼理論上可以無限逼近根,也就是可以獲得任意精度的根的近似值,這能很好的解決實際問題。

不動點迭代法又稱迭代法或簡單迭代法,是一種逐次逼近的方法,它是用某個固定公式反覆矯正根的近似值,使之逐步精確,最後得到滿足精度要求的結果。

區間收斂

區間收斂定理:設函式 φ(x

)\varphi(x)

φ(x)

在區間 [a,

b]

[a,b]

[a,b

] 內具有連續的一階導數,而且該函式 φ(x

)\varphi(x)

φ(x)

滿足以下兩個條件:1. 映內;2.一階導數的上界存在且在 [0,1] 內,那麼方程 x=φ

(x

)x=\varphi(x)

x=φ(x)

在區間[ a, b ] 上的解存在且唯一,對任意的 x0∈

[a,b

]x_0 \in[a,b]

x0​∈[a

,b],迭代格式對應的迭代過程均收斂於根。

區間收斂定理是充分條件而不是必要條件。

映內:如果迭代格式 φ(x

)\varphi(x)

φ(x)

的值域包含於定義域,那麼該迭代格式映內。可見映內是函式的乙個屬性。

區域性收斂

設 φ (x

)\varphi(x)

φ(x)

在 x=φ(

x)

x=\varphi(x)

x=φ(x)

的根 x

∗x^*

x∗的領域內有連續的一階導數,而且滿足乙個條件:∣φ『

(x)∣

<

1|\varphi^`(x)| < 1

∣φ『(x)

∣<

1,那麼對任意的 x0∈

x_0 \in

x0​∈

該領域,迭代格式對應的迭代過程均收斂於根 x

∗x^*x∗。

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