python⽜顿迭代法求根例题_第⼀部分:趣味算法⼊门;第六题⽜顿迭代法求⼀元三次⽅程的根...
100个不同类型的python语⾔趣味编程题
在求解的过程中培养编程兴趣,拓展编程思维,提⾼编程能⼒。
第⼀部分:趣味算法⼊门;第六题
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6.⽜顿迭代法求⽅程的根:⽅程为:ax**3 + bx**2 + cx + d = 0,系数a,b,c,d由主函数输⼊。
求x在1附近的⼀个实根。求出根后,由主函数输出。
c语言牛顿迭代法求根⽜顿迭代法的公式是:x = x0 - f(x0)/f'(x0) 设迭代到|x-x0|<=10**-5时结束。
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#解题⽅法⽰例如下;
#输⼊⽅程的系数
a = int(input('请输⼊a的值:'))
b = int(input('请输⼊b的值:'))
c = int(input('请输⼊c的值:'))
d = int(input('请输⼊d的值:'))
#⽤⽜顿迭代法求⽅程的根
x = 1.5
i =1 #随机定义⼀个i的值,是其能够进⼊while循环语句
while i >= 1e-5: #(1e-5 = 10**-5)
x0 = x #⽤所得的x代替x0原来的值
f = ((a*x0+b)*x0+c)*x0 +d #f⽤来描述⽅程的值
fd = (3*a*x0 + 2*b)*x0 +c #fd⽤来描述⽅程求导之后的值
x = x0 - f/fd #求得更接近⽅程根的x的值
i = abs(x - x0)
#输出所求⽅程的根
print('⽅程的⼀个根为:{:7f}'.format(x)) #format的格式化输出,输出保留7位⼩数的浮点数。
#解本问题有多种⽅法,此⽅法并不是标准答案,读者可以⾃⼰尝试各种⽅法
问题分析:
⽜顿迭代法是取x0之后,在这个基础上,到⽐x0更接近的⽅程的根,⼀步⼀步迭代,从⽽到更接近⽅程的近似根。
设r是f(x)=0的根,选取x0作为r的初始近似值。过点(x0, f(x0))作为曲线y = f(x)的切线L,L的⽅程为y = f(x0) +f‘(x0)(x-x0),求出L 于x轴交点的横坐标x1 = x0 -f(x0)/f’(x0),称x1为r的⼀次近似值,过点(x1, f(x1))作为曲线y = f(x)的切线并求改切线于x轴的横坐标x2 = x1 -f(x1)/f’(x1),称x2为r的⼆次近似值,重复以上过程,得r的近似值xn。上述即为⽜顿迭代法的求解过程。
算法设计:
在1附近任意⼀实数作为x0的初值,我们去1.5,即x0 = 1.5.
⽤初值x0带⼊⽅程中计算此时的f(x0)及f'(x0);程序中f⽤来描述⽅程的值,fd⽤来描述⽅程求导之后的值。
计算增量h=f/fd。
计算下⼀个x (x = x0-h)。
⽤所得的x代替x0原来的值。
若|x - x0|>=1e-5,则转到第三步继续执⾏,否则转到步骤7
所求x就是⽅程的根,将其输出。
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注:100个不同类型的python语⾔趣味编程题是参考100个不同类型的c语⾔趣味编程题⽽写,陆续会更新。欢迎⼤家分享出你们的⽅案。
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