求解非线性方程组的Newton 型方法研究
2021-06-19司智勇
工程数学学报 2021年3期
关键词:方法
徐 浩 司智勇
(1- 河南理工大学数学与信息科学学院,焦作 454000;2- 燕山大学信息科学与工程学院,秦皇岛 066000)
1 引言
Newton 迭代法是求解非线性方程组的一个重要方法,目前使用的很多其他类型的迭代法都是以Newton 法为基础,在其上延伸与拓展之后得到的.研究Newton 型迭代法对现代非线性方程组的研究具有重要意义[1,2].本文利用文献[3]的思想,结合非线性方程组的数值解法对现有的迭代法进行改进,得到了四类新的Newton 型迭代方法.数值实验表明,这四种迭代算法比Newton 法收敛速度更快.
2 格式的构造
设F(x):D ⊂Rn →Rn,考虑非线性方程组

求解此类非线性方程组最基本的方法就是Newton 迭代法,Newton 迭代法是一个既简单又十分重要的方法.它的迭代格式为

以上为Newton 迭代法的n维迭代格式.
求解非线性方程的Newton 法是

文献[3]中给出了一种求解非线性方程Newton 迭代法的改进,迭代格式为,对r ∈[1/2,1][3,4]:

从几何[5]上来看,这种迭代方式是将Newton 法中(xk,f(xk))点的切线改变成了另外一点

的切线,使得收敛速度更快.于是,我们将其直接推广到n维,可以得到以下迭代方式,对r ∈[1/2,1]:

以上则为文中求解非线性方程组的第一种Newton 型迭代格式.此种方法相较于Newton 迭代法而言,每次迭代需要多求一次逆矩阵.虽然能加快收敛速度,但是计算量巨大.这种迭代方法对非线性方程适用,对于求解非线性方程组很可能计算量太大导致无法进行.
简化的牛顿方法[6]又给了我们一种新的思路,就是以F′(x0)来替代F′(xk),达到简化运算的目的,即除了第一次需要求两次……
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