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基于牛顿迭代法的改进预估

2022-09-21姚梦媛卢长娜

湖州师范学院学报 2022年8期

姚梦媛,卢长娜

(1.南京信息工程大学 大气科学学院,江苏 南京 210044;2.南京信息工程大学 数学与统计学院,江苏 南京 210044)

0 引 言

在工程与科学计算中,有着大量的非线性方程f(x)=0求根问题,其中很多问题是无法求得精确解x*的,一般通过数值方法求近似解x.迭代法是方程求根问题中常用的数值方法.

牛顿法(Newton-Raphson method,简称NR法)具有简单的迭代格式和较快的收敛速度[1].近年来,很多学者对其进行了广泛研究,并提出了各种改进的牛顿法.

文献[2]提出了算术平均牛顿法(Trapezoidal Newton Method,简称TN法),并利用梯形公式近似定积分,证明了该方法三阶收敛.其具体迭代格式为:

文献[3]提出了Simpson牛顿法(Simpson Newton Method,简称SN法),并利用Simpson公式代替文献[2]中的梯形公式,证明了该方法三阶收敛.其具体迭代格式为:

文献[4]~[7]分别利用其他数值积分代替f(x),提出了与文献[2]和[3]不同的数值积分型牛顿迭代格式.文献[8]利用Simpson格式的反函数,提出了两种二阶收敛Homeier Simpson牛顿法,简称HSN和HSN1方法,即:

和

当一阶导数趋于0时,牛顿迭代格式无法进行,只能以文献[4]~[7]的牛顿类迭代格式为预估,以TN法为校正.而文献[9]和[10]提出的五阶牛顿法和带参数的四阶牛顿弦截法很好地克服了该缺点.文献[11]以先预估后矫正的思想为基础,提出了一类至少具有二阶收敛速度的含双参数的改进型牛顿迭代法.

基于以上研究,本文将牛顿法与数值积分结合,采用高斯公式进行数值积分,提出一种新的迭代方法——高斯-勒让德牛顿法(Gauss-Legendre Newton Method,简称GN法),并给出收敛阶证明.

1 衡量参数

为描述……

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