7.2.为求方程在附近的一个根,设将方程改写成下列等价形式,并建立相应的迭代公式。
1).,迭代公式;
2).,迭代公式;
3).,迭代公式。
试分析每种迭代公式的收敛性,并选取一种公式求出具有四位有效数字的近似根。
解考虑的领域。
1).当时,,,故迭代在上整体收敛。
2).当时,故迭代在上整体收敛。
3).当时,,,故迭代。
发散。7.4.给定函数,设对一切,存在且,证明对于范围内的任意定数,迭代过程均收敛于的根。
证明由于,故为单调函数因此方程的根是唯一的。
迭代函数,。由及,得:
故。因此可得。
即。7.8.分别用二分法和牛顿法求的最小正根。
解显然满足方程。另外,当较小时,,故当时,,因此方程的最小正根应在。
记,,由,,知是的有根区间。
对于二分法,计算结果见下表。
此时。若用牛顿法,由于,,故取,迭代结果见下表。
所以的最小正根为。
7.9.研究求的牛顿公式。
证明对一切且序列是递减的。
证明牛顿迭代公式为。
因为,所以,且。
又因为。因而,即对一切,且序列是递减的。
7.12.应用牛顿法于方程,导出求立方根的迭代公式,并讨论其收敛性。
解,故,,牛顿法迭代公式为。
当时,为的单根,此时,牛顿法在附近是平方收敛的。
当时,迭代公式退化为。
因而,即迭代公式收敛。
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