牛顿法求解非线性方程组matlab源程序
matlab牛顿拉夫逊法与快速分解法的实现
一、概述MATLAB是一种强大的数学软件工具，它提供了许多优秀的数值计算和数据分析功能。
其中，牛顿拉夫逊法和快速分解法是两种常用的数值计算方法，它们在解决非线性方程组和矩阵分解等问题中具有重要的应用价值。
本文将介绍如何在MATLAB中实现这两种方法，并对它们的优缺点进行详细分析。
二、牛顿拉夫逊法的实现1. 算法原理牛顿拉夫逊法是一种用于求解非线性方程组的迭代算法。
它利用函数的一阶和二阶导数信息来不断逼近方程组的解，直到满足精度要求为止。
算法原理可以用以下公式表示:公式1其中，x表示解向量，F(x)表示方程组的函数向量，J(x)表示方程组的雅可比矩阵，δx表示解的更新量。
通过不断迭代更新x，最终得到方程组的解。
2. MATLAB代码实现在MATLAB中，可以通过编写函数来实现牛顿拉夫逊法。
以下是一个简单的示例代码：在这段代码中，首先定义了方程组的函数向量和雅可比矩阵，然后利用牛顿拉夫逊法进行迭代更新，直到满足精度要求为止。
通过这种方式，就可以在MATLAB中实现牛顿拉夫逊法，并应用于各种实际问题。
三、快速分解法的实现1. 算法原理快速分解法是一种用于矩阵分解的高效算法。
它利用矩阵的特定性质，通过分解为更小的子问题来加速计算过程。
算法原理可以用以下公式表示:公式2其中，A表示要分解的矩阵，L和U分别表示矩阵的下三角和上三角分解。
通过这种分解方式，可以将原始矩阵的计算量大大减小，提高求解效率。
2. MATLAB代码实现在MATLAB中，可以利用内置函数来实现快速分解法。
以下是一个简单的示例代码：在这段代码中，利用MATLAB内置的lu函数进行LU分解，得到矩阵的下三角和上三角分解。
通过这种方式，就可以在MATLAB中实现快速分解法，并应用于各种矩阵计算问题。
四、方法比较与分析1. 算法复杂度牛顿拉夫逊法和快速分解法在计算复杂度上有所不同。
牛顿拉夫逊法的迭代次数取决于所求解问题的非线性程度，通常需要较多的迭代次数。
牛顿迭代法求解非线性方程组的解
10 简化牛顿法 简化牛顿法又称平行弦法，其迭代公式为
xk1 xk Cf (xk ),C 0, k 0,1,
(4-7)
从不动点迭代法的角度看，简化牛顿法的迭代函数(x) x Cf (x) ，下面讨论简
化牛顿法的收敛性。
若| '(x) ||1 Cf '(x) | 1 ,即取 0 Cf ' (x) 2 .在根 x* 附近成立，则迭代法
x k 的点 Pk 引切线，并将该切线与 x 轴的交点的横坐标 x k1 作为 x* 的新的近似值。 注意到切线方程为
y f (xk ) f '(xk )(x xk )
(4-4)
这样求得的值 x k1 比满足 f (xk ) f '(xk )(x xk ) 0 ，从而就是牛顿公式
x
k 1
| f (xk1) || f (xk ) |
(4-8)
满足此要求的算法称为下山法。
将牛顿法和下山法一起使用时，即在下山法保证函数值稳定下降的前提下，
用牛顿法加快收敛速度。为此，为此将牛顿法的计算结果
xk 1
xk
f (xk ) f ' (xk )
(4-9)
与前一步的近似值 xk 的适当加权平均作为新的改进值
代法中所遇到的 jacobi 矩阵难求的问题。
关键词：非线性方程组、牛顿迭代法、MATLAB、 jacobi 矩阵
一、前言 非线性方程组在实际问题中经常出现，并且在科学与工程计算中的地位越来
越来重要，很多常见的线性模型都是在一定条件下由非线性问题简化得到的，为 得到更符合实际的解答，往往需要直接研究非线性模型，然而从线性到非线性是 一个质的飞跃，方程的性质的不同，所以求解方法也有很大差别。本文主要介绍 关于非线性方程及方程组的数值解法，先分析非线性方程的数值解法，然后再延 伸到方程组的解法。
matlab程序设计实践-牛顿法解非线性方程
中南大学MATLAB程序设计实践学长有爱奉献，下载填上信息即可上交，没有下载券的自行百度。
所需m文件照本文档做即可，即新建（FILE）→脚本（NEW-Sscript）→复制本文档代码→运行（会跳出保存界面，文件名默认不要修改，保存）→结果。
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全部测试无误，放心使用。
本文档针对做牛顿法求非线性函数题目的同学，当然第一题都一样，所有人都可以用。
←记得删掉这段话班级：学号：姓名：一、《MATLAB程序设计实践》Matlab基础表示多晶体材料织构的三维取向分布函数（f＝f（φ1，φ，φ2））是一个非常复杂的函数，难以精确的用解析函数表达，通常采用离散空间函数值来表示取向分布函数，是三维取向分布函数的一个实例。
由于数据量非常大，不便于分析，需要借助图形来分析。
请你编写一个matlab程序画出如下的几种图形来分析其取向分布特征：（1）用Slice函数给出其整体分布特征；"~（2）用pcolor或contour函数分别给出(φ2＝0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35 … 90)切面上f分布情况(需要用到subplot函数)；(3) 用plot函数给出沿α取向线(φ1=0~90，φ＝45，φ2＝0)的f分布情况。
(备注：数据格式说明解：（1）（（2）将文件内的数据按照要求读取到矩阵f(phi1,phi,phi2)中，代码如下：fid=fopen('');for i=1:18tline=fgetl(fid);endphi1=1;phi=1;phi2=1;line=0; f=zeros(19,19,19);[while ~feof(fid)tline=fgetl(fid);data=str2num(tline);line=line+1;数据说明部分，与作图无关此方向表示f随着φ1从0,5,10,15,20 …到90的变化而变化此方向表示f随着φ从0,5,10,15, 20 …到90的变化而变化表示以下数据为φ2＝0的数据，即f（φ1，φ，0）if mod(line,20)==1phi2=(data/5)+1;phi=1;else~for phi1=1:19f(phi1,phi,phi2)=data(phi1);endphi=phi+1;endendfclose(fid);。
牛顿法解非线性方程(MATLAB和C++)
41 end
42 time = toc;
43
44 fprintf('\nIterated times is %g.\n', times);
45 fprintf('Elapsed time is %g seconds.\n', time);
46
47 root = x_iter;
48
49 % subfunction
5
6 // 功能描述：求解非线性方程根，并输出最终解 7 // 迭代式：x(k+1) = x(k) - f(x(k))/df(x(k)). 8 // 使用：修改标出的“修改”部分即可自定义参数
9
10 // 输入：函数 fun，函数导数 dfun，初值 x0，
4
11 // 最大迭代次数 maxiter，停止精度 tol 12 // 输出：迭代数值解 x_iter2
2
Listing 1: MATLAB EXAMPLE 1 % 2013/11/20 15:14:38
2
3 f = @(x)x^2 − 2; 4 df = @(x)2*x; 5 x0 = 3; 6 root = newton(f, df, x0);
C++ 以 C++ 实现的方法并未编写成为一般可调用的方法，而作为一个独立的 文件（包含一个实例），修改部分即可求解对应的方程。具体参照 cpp 文件内 注释。
A 附录
A.1 MATLAB
Listing 2: MATLAB CODE 1 function root = newton(f, df, x0, maxiter, tol) 2 %NEWTON Newton's method for nonlinear equations. 3% 4 % NEWTON's method: x(k+1) = x(k) - f(x(k))/f'(x(k)). 5% 6 % Inputs 7 % f - nonlinear equation. 8 % df - derivative of f(x). 9 % x0 - initial value. 10 % maxiter - maximum iterated times. 11 % tol - precision. 12 % 13 % Outputs 14 % root - root of f(x) = 0.
牛顿下山法求非线性方程组解
《MATLAB 程序设计实践》课程考核1、编程实现以下科学计算算法，并举一例应用之。
（参考书籍《精通ＭＡＬＡＢ科学计算》，王正林等著，电子工业出版社，２００９年）“牛顿下山法求非线性方程组解”解：算法说明：牛顿下山法的迭代公式：())()(11n n n n x F x F w x x -+-=w 的取值范围为10≤w ，为了保证收敛，还要求w 的取值使得：())(1n n x F x F +可以用作次减半法来确定w 。
为了减少计算量，还可以用差商来代替偏导数。
在MA TLAB 中编程实现的非线形方程组的牛顿下山法的函数：mulDNewton 。
功能：用牛顿下山法求非线形方程组的一个解。
调用格式：[]),0(,eps x mulDNewton n r = 其中， x0为初始迭代向量Eps 为迭代精度；r 为求出的解向量n 为迭代步数。
牛顿下山法的MATLAB 代码如下：function [r,n]=mulDNewton(x0,eps) %牛顿下山法求非线形方程组的一个解 %初始迭代向量：x0 %迭代精度：eps %解向量： r %迭代步数：n if nargin==1 eps=1.0e-4;%输入的自变量的数目为1个时，精度定为eps=1.0e-4 endr=x0-myf(x0)/dmyf(x0); %当n=1时，取w=1 n=1; tol=1;%初始n 和tol 的值 while tol>eps x0=r; ttol=1; %初始ttol 的值 w=1;%初始w 的值，w 就是下山因子alpha F1=norm(myf(x0)); while ttol>=0r=x0-w*myf(x0)/dmyf(x0); ttol=norm(myf(r))-F1; w=w/2; endtol=norm(r-x0); n=n+1; if (n>100000)disp('迭代步数太多，可能不收敛！'); return ; end end举例说明：牛顿下山法求下面方程组⎩⎨⎧=--=-+0sin 1.0cos 5.00)cos(1.0sin 5.02211211x x x x x x x 的根，其初始迭代值取（0,0）。
数值分析中求解非线性方程的MATLAB求解程序
数值分析中求解非线性方程的MATLAB求解程序1. fzero函数：fzero函数是MATLAB中最常用的求解非线性方程的函数之一、它使用了割线法、二分法和反复均值法等多种迭代算法来求解方程。
使用fzero函数可以很方便地求解单变量非线性方程和非线性方程组。
例如，要求解方程f(x) = 0，可以使用以下语法：``````2. fsolve函数：fsolve函数是MATLAB中求解多维非线性方程组的函数。
它是基于牛顿法的迭代算法来求解方程组。
使用fsolve函数可以非常方便地求解非线性方程组。
例如，要求解方程组F(x) = 0，可以使用以下语法：``````3. root函数：root函数是MATLAB中求解非线性方程组的函数之一、它采用牛顿法或拟牛顿法来求解方程组。
使用root函数可以非常方便地求解非线性方程组。
例如，要求解方程组F(x) = 0，可以使用以下语法：``````4. vpasolve函数：vpasolve函数是MATLAB中求解符号方程的函数。
它使用符号计算的方法来求解方程，可以得到精确的解。
vpasolve函数可以求解多变量非线性方程组和含有符号参数的非线性方程。
例如，要求解方程组F(x) = 0，可以使用以下语法：```x = vpasolve(F(x) == 0, x)```vpasolve函数会返回方程组的一个精确解x。
5. fsolve和lsqnonlin结合：在MATLAB中，可以将求解非线性方程转化为求解最小二乘问题的形式。
可以使用fsolve函数或lsqnonlin函数来求解最小二乘问题。
例如，要求解方程f(x) = 0，可以将其转化为最小二乘问题g(x) = min，然后使用fsolve或lsqnonlin函数来求解。
具体使用方法可以参考MATLAB官方文档。
6. Newton-Raphson法手动实现：除了使用MATLAB中的函数来求解非线性方程，还可以手动实现Newton-Raphson法来求解。
牛顿法解方程组matlab
牛顿法解方程组matlab
牛顿法是一种可以求解方程组的迭代算法。
特别适用于求解非线性系统方程，它的思想是利用抛物线的顶点的构造方程的特性来解决多元函数的极值问题。
在Matlab中，我们可以使用其牛顿法解决方程组问题。
牛顿法的算法思想是根据函数的极值点更新解的方向，以此来找到方程的解，主要步骤如下：
1. 首先，输入要求解的方程组；
2. 然后，使用命令"fzero"构造牛顿法求解器；
3. 随后，使用命令"fsolve"求解方程，输出求解结果；
4. 最后，使用控制台显示求解结果，可以得到我们要求的方程组解。
使用Matlab牛顿法来求解方程组，由于Matlab提供的求解函数算法速度快且求解精度高，加之方便的调节控制，使得它在多元函数迭代求不等式约束系统的解的过程中，能够快速有效地完成任务，节省时间，可以得到较好的效果，从而更好地解决复杂的方程组问题。
由此可以看出，Matlab中使用牛顿法解决方程组是一个非常有用的工具，对求解复杂的方程组来说，它能大大降低计算的难度，提高求解的效率，可以为工程的快速发展做出重要的贡献。
Newton 法解非线性方程组
Newton法解非线性方程组一．题目重述：编程实现非线性方程组的牛顿解法，并求解如下方程组。
3x1−cos x2x3−0.5=0x12−81x2+0.12+sin x3+1.06=0e−x1x2+20x3+10π−33=0二．算法：非线性方程组的牛顿法为：给定初始解向量x(0),对于k≥1生成x(k)=x(k−1)−J x k−1−1F(x(k−1)).三．编程实现：这里用MATLAB程序实现，建立三个文件如下：1.函数F(X)文件function F =F( X)F(1,1)=3*X(1)-cos(X(2)*X(3))-0.5;F(2,1)=X(1)^2-81*(X(2)+0.1)^2+sin(X(3))+1.06;F(3,1)=exp(-X(1)*X(2))+20*X(3)+(10*pi-3)/3;end2.J(X) 函数（即Jacobian矩阵）文件function F1= F1(X )F1(1,:)=[3,sin(X(1)*X(2))*X(3),sin(X(1)*X(2))*X(2)];F1(2,:)=[2*X(1),-162*(X(2)+0.1),cos(X(3))];F1(3,:)=[exp(-X(1)*X(2))*(-X(2)),exp(-X(1)*X(2))*(-X(1)),20];end3.解题脚本文件文件名zu%% 牛顿法解非线性方程组clear;X0=[0.1;0.1;-0.1];for i=1:200X=X0-F1(X0)\F(X0); %这里采用MATLAB的左除方法，避免算逆矩阵X0=X;endXabs(0-F(X)) % 计算误差四．编程实现结果：在MATLAB中调用上述解题脚本文件（迭代200次），下图中的zu即为上述解题脚本文件名，而format long 是将MATLAB的显示结果调整为15位数字的形式，结果为即解为：x1=0.5,x2=0,x3=−0.5236.(上面出现-0.00000000…的原因是由于MATLAB太过于精确，求得x2是一个绝对值非常小的负数，这里可取x2=0).且误差为：10^-14*(0，0.0222，0.1776)，即已达到了10^-14的精度。
第二章非线性方程(组)的数值解法的matlab程序
本章主要介绍方程根的有关概念，求方程根的步骤，确定根的初始近似值的方法（作图法，逐步搜索法等），求根的方法（二分法，迭代法，牛顿法，割线法，米勒（M üller ）法和迭代法的加速等）及其MATLAB 程序，求解非线性方程组的方法及其MATLAB 程序.2.1 方程（组）的根及其MATLAB 命令2.1.2 求解方程（组）的solve 命令求方程f (x )=q (x )的根可以用MATLAB 命令:>> x=solve('方程f(x)=q(x)',’待求符号变量x ’)求方程组f i (x 1,…,x n )=q i (x 1,…,x n ) (i =1,2,…,n )的根可以用MATLAB 命令:>>E1=sym('方程f1(x1,…,xn)=q1(x1,…,xn)'); ……………………………………………………. En=sym('方程fn(x1,…,xn)=qn(x1,…,xn)'); [x1,x2,…,xn]=solve(E1,E2,…,En, x1,…,xn)2.1.3 求解多项式方程（组）的roots 命令如果)(x f 为多项式，则可分别用如下命令求方程0)(=x f 的根，或求导数)('x f （见表 2-1）.2.1.4 求解方程（组）的fsolve 命令如果非线性方程（组）是多项式形式，求这样方程（组）的数值解可以直接调用上面已经介绍过的roots 命令.如果非线性方程（组）是含有超越函数，则无法使用roots 命令，需要调用MATLAB 系统中提供的另一个程序fsolve 来求解.当然，程序fsolve 也可以用于多项式方程（组），但是它的计算量明显比roots 命令的大.fsolve 命令使用最小二乘法（least squares method ）解非线性方程（组）(F X =)0的数值解，其中X 和F （X ）可以是向量或矩阵.此种方法需要尝试着输入解X 的初始值（向量或矩阵）X 0，即使程序中的迭代序列收敛，也不一定收敛到(F X =)0的根（见例2.1.8）.fsolve 的调用格式： X=fsolve(F,X0)输入函数)(x F 的M 文件名和解X 的初始值（向量或矩阵）X 0，尝试着解方程（组）(F X =)0，运行后输出(F X =)0解的估计值（向量或矩阵）X .要了解更多的调用格式和功能请输入:help fsolve ,查看说明.2.2 搜索根的方法及其MATLAB 程序求解非线性方程根的近似值时，首先需要判断方程有没有根？如果有根，有几个根？如果有根，需要搜索根所在的区间或确定根的初始近似值（简称初始值）.搜索根的近似位置的常用方法有三种:作图法、逐步搜索法和二分法等，使用这些方法的前提是高等数学中的零点定理.2.2.1 作图法及其MATLAB 程序作函数的图形的方法很多，如用计算机软件的图形功能画图，或用高等数学中应用导数作图，或用初等数学的函数叠加法作图等.下面介绍两种作图程序.作函数)(x f y =在区间 [a,b ] 的图形的MATLAB 程序一x=a:h:b; % h 是步长 y=f(x); plot(x,y) grid, gtext('y=f(x)')说明：⑴ 此程序在MATLAB 的工作区输入，运行后即可出现函数)(x f y =的图形.此图形与x 轴交点的横坐标即为所要求的根的近似值.⑵ 区间[a,b ] 的两个端点的距离 b-a 和步长h 的绝对值越小，图形越精确. 作函数)(x f y =在区间 [a,b ]上的图形的MATLAB 程序二 将)(x f y =化为)()(x g x h =，其中)()(x g x h 和是两个相等的简单函数x=a:h:b; y1=h(x); y2=g(x); plot(x, y1, x, y2)grid,gtext(' y1=h(x),y2=g(x)') 说明：此程序在MATLAB 的工作区输入，运行后即可出现函数)()(21x g y x h y ==和的图形.两图形交点的横坐标即为所要求的根的近似值.下面举例说明如何用计算机软件MATLAB 的图形功能作图.2.2.2 逐步搜索法及其MATLAB 程序逐步搜索法也称试算法.它是求方程0)(=x f 根的近似值位置的一种常用的方法. 逐步搜索法依赖于寻找连续函数)(x f 满足)(a f 与)(b f 异号的区间],[b a .一旦找到区间，无论区间多大，通过某种方法总会找到一个根.MATLAB 的库函数中没有逐步搜索法的程序，现提供根据逐步搜索法的计算步骤和它的% 输入的量--- a 和b 是闭区间[a,b]的左、右端点； %---h 是步长；%---tol 是预先给定的精度.% 运行后输出的量---k 是搜索点的个数；% --- r 是方程 在[a,b]上的实根的近似值，其精度是tol ； X=a:h:b;Y=funs(X);n=(b-a)/h+1;m=0; X(n+1)=X(n);Y(n+1)=Y(n); for k=2:nX(k)=a+k*h;Y(k)=funs(X(k)); %程序中调用的funs.m 为函数sk=Y(k)*Y(k-1); if sk<=0,m=m+1;r(m)=X(k); endxielv=(Y(k+1)-Y(k))*(Y(k)-Y(k-1)); if (abs(Y(k))<tol)&( xielv<=0) m=m+1;r(m)=X(k); end end例2.2.4 用逐步搜索法的MATLAB 程序分别求方程0332223=--+x xx 和0)2sin(cos 3=x 在区间]2,2[-上的根的近似值，要求精度是0.000 1.解 在MATLAB 工作窗口输入如下程序>> [k,r]=zhubuss(-2,2,0.001,0.0001)运行后输出的结果k =4001r = -1.2240 -1.0000 -1.0000 -0.9990 1.2250即搜索点的个数为k =4 001，其中有5个是方程⑴的近似根，即r = -1.224 0，-1.000 0，-1.000 0，-0.999 0，1.225 0，其精度为0.000 1.在程序中将y =2.*x .^3+2.*x .^2-3.*x -3用y =sin(cos(2.*x .^3)) 代替，可得到方程⑵在区间]2,2[-上的根的近似值如下r = -1.9190 -1.7640 -1.5770 -1.3300 -0.9220 0.9230 1.33101.5780 1.7650 1.9200如果读者分别将方程⑴的结果与例2.2.3比较，方程⑵的结果与例2.1.2比较，将会发现逐步搜索法的MATLAB 程序的优点.如果精度要求比较高，用这种逐步搜索法是不合算的.2.3 二分法及其MATLAB 程序2.3.1 二分法二分法也称逐次分半法.它的基本思想是：先确定方程0)(=x f 含根的区间（a,b ），再把区间逐次二等分.我们可以根据式（2.3b ）、区间[a,b ]和误差ε，编写二分法求方程根的迭代次数的MATLAB2.3.2 二分法的MATLAB 程序二分法需自行编制程序，现提供用二分法求方程f (x )=0的根*x 的近似值k x 的步骤和式处的函数值.function [k,x,wuca,yx]=erfen(a,b,abtol) a(1)=a; b(1)=b;ya=fun(a(1)); yb=fun(b(1)); %程序中调用的fun.m 为函数 if ya* yb>0,disp('注意：ya*yb>0,请重新调整区间端点a 和b.'), return endmax1=-1+ceil((log(b-a)- log(abtol))/ log(2)); % ceil 是向∞+ 方向取整 for k=1: max1+1a;ya=fun(a); b;yb=fun(b); x=(a+b)/2; yx=fun(x); wuca=abs(b-a)/2; k=k-1; [k,a,b,x,wuca,ya,yb,yx] if yx==0a=x; b=x; elseif yb*yx>0b=x;yb=yx; elsea=x; ya=yx; endif b-a< abtol , return , end endk=max1; x; wuca; yx=fun(x);例2.3.3 确定方程x 3-x +4=0的实根的分布情况，并用二分法求在开区间 (-2,-1)内的实根的近似值，要求精度为0.001.解 （1）先用两种方法确定方程x 3-x +4=0 的实根的分布情况。
matlab求解非线性方程组
非线性方程组求解1.mulStablePoint用不动点迭代法求非线性方程组的一个根function [r,n]=mulStablePoint(F,x0,eps)%非线性方程组：f%初始解：a%解的精度：eps%求得的一组解：r%迭代步数：nif nargin==2eps=1.0e-6;endx0 = transpose(x0);n=1;tol=1;while tol>epsr= subs(F,findsym(F),x0); %迭代公式tol=norm(r-x0); %注意矩阵的误差求法，norm为矩阵的欧几里德范数n=n+1;x0=r;if(n>100000) %迭代步数控制disp('迭代步数太多，可能不收敛！');return;endend2.mulNewton用牛顿法法求非线性方程组的一个根function [r,n]=mulNewton(F,x0,eps)if nargin==2eps=1.0e-4;endx0 = transpose(x0);Fx = subs(F,findsym(F),x0);var = findsym(F);dF = Jacobian(F,var);dFx = subs(dF,findsym(dF),x0);r=x0-inv(dFx)*Fx;n=1;tol=1;while tol>epsx0=r;Fx = subs(F,findsym(F),x0);dFx = subs(dF,findsym(dF),x0);r=x0-inv(dFx)*Fx; %核心迭代公式tol=norm(r-x0);n=n+1;if(n>100000) %迭代步数控制 disp('迭代步数太多，可能不收敛！');return;endend3.mulDiscNewton用离散牛顿法法求非线性方程组的一个根function [r,m]=mulDiscNewton(F,x0,h,eps)format long;if nargin==3eps=1.0e-8;endn = length(x0);fx = subs(F,findsym(F),x0);J = zeros(n,n);for i=1:nx1 = x0;x1(i) = x1(i)+h(i);J(:,i) = (subs(F,findsym(F),x1)-fx)/h(i);endr=transpose(x0)-inv(J)*fx;m=1;tol=1;while tol>epsxs=r;fx = subs(F,findsym(F),xs);J = zeros(n,n);for i=1:nx1 = xs;x1(i) = x1(i)+h(i);J(:,i) = (subs(F,findsym(F),x1)-fx)/h(i);endr=xs-inv(J)*fx; %核心迭代公式tol=norm(r-xs);m=m+1;if(m>100000) %迭代步数控制 disp('迭代步数太多，可能不收敛！');return;endendformat short;4.mulMix用牛顿-雅可比迭代法求非线性方程组的一个根function [r,m]=mulMix(F,x0,h,l,eps)if nargin==4eps=1.0e-4;endn = length(x0);J = zeros(n,n);Fx = subs(F,findsym(F),x0);for i=1:nx1 = x0;x1(i) = x1(i)+h(i);J(:,i) = (subs(F,findsym(F),x1)-Fx)/h(i);endD = diag(diag(J));C =D - J;inD = inv(D);H = inD*C;Hm = eye(n,n);for i=1:l-1Hm = Hm + power(H,i);enddr = Hm*inD*Fx;r = transpose(x0)-dr; m=1;tol=1;while tol>epsx0=r;Fx = subs(F,findsym(F),x0);J = zeros(n,n);for i=1:nx1 = x0;x1(i) = x1(i)+h(i);J(:,i) = (subs(F,findsym(F),x1)-Fx)/h(i);endD = diag(diag(J));C =D - J;inD = inv(D);H = inD*C;Hm = eye(n,n);for i=1:l-1Hm = Hm + power(H,i);enddr = Hm*inD*Fx;r = x0-dr; %核心迭代公式tol=norm(r-x0);m=m+1;if(m>100000) %迭代步数控制 disp('迭代步数太多，可能不收敛！');return;endend5.mulNewtonSOR用牛顿-SOR迭代法求非线性方程组的一个根function [r,m]=mulNewtonSOR(F,x0,w,h,l,eps)if nargin==5eps=1.0e-4;endn = length(x0);J = zeros(n,n);Fx = subs(F,findsym(F),x0);for i=1:nx1 = x0;x1(i) = x1(i)+h(i);J(:,i) = (subs(F,findsym(F),x1)-Fx)/h(i);endD = diag(diag(J));L = -tril(J-D);U = -triu(J-D);inD = inv(D-w*L);H = inD*(D - w*D+w*L);;Hm = eye(n,n);for i=1:l-1Hm = Hm + power(H,i);enddr = w*Hm*inD*Fx;r = transpose(x0)-dr;m=1;tol=1;while tol>epsx0=r;Fx = subs(F,findsym(F),x0);J = zeros(n,n);for i=1:nx1 = x0;x1(i) = x1(i)+h(i);J(:,i) = (subs(F,findsym(F),x1)-Fx)/h(i);endD = diag(diag(J));L = -tril(J-D);U = -triu(J-D);inD = inv(D-w*L);H = inD*(D - w*D+w*L);;Hm = eye(n,n);for i=1:l-1Hm = Hm + power(H,i);enddr = w*Hm*inD*Fx;r = x0-dr; %核心迭代公式tol=norm(r-x0);m=m+1;if(m>100000) %迭代步数控制 disp('迭代步数太多，可能不收敛！');return;endend6.mulDNewton用牛顿下山法求非线性方程组的一个根function [r,m]=mulDNewton(F,x0,eps)%非线性方程组：F%初始解：x0%解的精度：eps%求得的一组解：r%迭代步数：nif nargin==2eps=1.0e-4;endx0 = transpose(x0);dF = Jacobian(F);m=1;tol=1;while tol>epsttol=1;w=1;Fx = subs(F,findsym(F),x0);dFx = subs(dF,findsym(dF),x0);F1=norm(Fx);while ttol>=0 %下面的循环是选取下山因子w的过程r=x0-w*inv(dFx)*Fx; %核心的迭代公式Fr = subs(F,findsym(F),r);ttol=norm(Fr)-F1;w=w/2;endtol=norm(r-x0);m=m+1;x0=r;if(m>100000) %迭代步数控制disp('迭代步数太多，可能不收敛！');return;endend7.mulGXF1用两点割线法的第一种形式求非线性方程组的一个根function [r,m]=mulGXF1(F,x0,x1,eps)format long;if nargin==3eps=1.0e-4;endx0 = transpose(x0);x1 = transpose(x1);n = length(x0);fx = subs(F,findsym(F),x0);fx1 = subs(F,findsym(F),x1);h = x0 - x1;J = zeros(n,n);for i=1:nxt = x1;xt(i) = x0(i);J(:,i) = (subs(F,findsym(F),xt)-fx1)/h(i);endr=x1-inv(J)*fx1;m=1;tol=1;while tol>epsx0 = x1;x1 = r;fx = subs(F,findsym(F),x0);fx1 = subs(F,findsym(F),x1);h = x0 - x1;J = zeros(n,n);for i=1:nxt = x1;xt(i) = x0(i);J(:,i) = (subs(F,findsym(F),xt)-fx1)/h(i);endr=x1-inv(J)*fx1;tol=norm(r-x1);m=m+1;if(m>100000) %迭代步数控制 disp('迭代步数太多，可能不收敛！');return;endendformat short;8.mulGXF2用两点割线法的第二种形式求非线性方程组的一个根function [r,m]=mulGXF2(F,x0,x1,eps)format long;if nargin==3eps=1.0e-4;endx0 = transpose(x0);x1 = transpose(x1);n = length(x0);fx = subs(F,findsym(F),x0);fx1 = subs(F,findsym(F),x1);h = x0 - x1;J = zeros(n,n);xt = x1;xt(1) = x0(1);J(:,1) = (subs(F,findsym(F),xt)-subs(F,findsym(F),x1))/h(1);for i=2:nxt = x1;xt(1:i) = x0(1:i);xt_m = x1;xt_m(1:i-1) = x0(1:i-1);J(:,i) = (subs(F,findsym(F),xt)-subs(F,findsym(F),xt_m))/h(i);endr=x1-inv(J)*fx1;m=1;tol=1;while tol>epsx0 = x1;x1 = r;fx = subs(F,findsym(F),x0);fx1 = subs(F,findsym(F),x1);h = x0 - x1;J = zeros(n,n);xt = x1;xt(1) = x0(1);J(:,1) = (subs(F,findsym(F),xt)-subs(F,findsym(F),x1))/h(1);for i=2:nxt = x1;xt(1:i) = x0(1:i);xt_m = x1;xt_m(1:i-1) = x0(1:i-1);J(:,i) = (subs(F,findsym(F),xt)-subs(F,findsym(F),xt_m))/h(i);endr=x1-inv(J)*fx1;tol=norm(r-x1);m=m+1;if(m>100000) %迭代步数控制 disp('迭代步数太多，可能不收敛！');return;endendformat short;9.mulVNewton用拟牛顿法求非线性方程组的一组解function [r,m]=mulVNewton(F,x0,A,eps)%方程组：F%方程组的初始解：x0% 初始A矩阵：A%解的精度：eps%求得的一组解：r%迭代步数：mif nargin==2A=eye(length(x0)); %A取为单位阵eps=1.0e-4;elseif nargin==3eps=1.0e-4;endendx0 = transpose(x0);Fx = subs(F, findsym(F),x0);r=x0-A\Fx;m=1;tol=1;while tol>epsx0=r;Fx = subs(F, findsym(F),x0);r=x0-A\Fx;y=r-x0;Fr = subs(F, findsym(F),r);z= Fr-Fx;A1=A+(z-A*y)*transpose(y)/norm(y); %调整A A=A1;m=m+1;if(m>100000) %迭代步数控制 disp('迭代步数太多，可能不收敛！');return;endtol=norm(r-x0);end10.mulRank1用对称秩1算法求非线性方程组的一个根function [r,n]=mulRank1(F,x0,A,eps)if nargin==2l = length(x0);A=eye(l); %A取为单位阵eps=1.0e-4;elseif nargin==3eps=1.0e-4;endendfx = subs(F,findsym(F),x0);r=transpose(x0)-inv(A)*fx;n=1;tol=1;while tol>epsx0=r;fx = subs(F,findsym(F),x0);r=x0-inv(A)*fx;y=r-x0;fr = subs(F,findsym(F),r);z = fr-fx;A1=A+ fr *transpose(fr)/(transpose(fr)*y); %调整A A=A1;n=n+1;if(n>100000) %迭代步数控制disp('迭代步数太多，可能不收敛！');return;endtol=norm(r-x0);end11.mulDFP用D-F-P算法求非线性方程组的一组解function [r,n]=mulDFP(F,x0,A,eps)if nargin==2l = length(x0);B=eye(l); %A取为单位阵eps=1.0e-4;elseif nargin==3eps=1.0e-4;endendfx = subs(F,findsym(F),x0);r=transpose(x0)-B*fx;n=1;tol=1;while tol>epsx0=r;fx = subs(F,findsym(F),x0);r=x0-B*fx;y=r-x0;fr = subs(F,findsym(F),r);z = fr-fx;B1=B+ y*y'/(y'*z)-B*z*z'*B/(z'*B*z); %调整AB=B1;n=n+1;if(n>100000) %迭代步数控制disp('迭代步数太多，可能不收敛！');return;endtol=norm(r-x0);end12.mulBFS用B-F-S算法求非线性方程组的一个根function [r,n]=mulBFS(F,x0,B,eps)if nargin==2l = length(x0);B=eye(l); %B取为单位阵eps=1.0e-4;elseif nargin==3eps=1.0e-4;endendfx = subs(F,findsym(F),x0);r=transpose(x0)-B*fx;n=1;tol=1;while tol>epsx0=r;fx = subs(F,findsym(F),x0);r=x0-B*fx;y=r-x0;fr = subs(F,findsym(F),r);z = fr-fx;u = 1 + z'*B*z/(y'*z);B1= B+ (u*y*y'-B*z*y'-y*z'*B)/(y'*z); %调整B B=B1;n=n+1;if(n>100000) %迭代步数控制disp('迭代步数太多，可能不收敛！');return;endtol=norm(r-x0);end13.mulNumYT用数值延拓法求非线性方程组的一组解function [r,m]=mulNumYT(F,x0,h,N,eps)format long;if nargin==4eps=1.0e-8;endn = length(x0);fx0 = subs(F,findsym(F),x0);x0 = transpose(x0);J = zeros(n,n);for k=0:N-1fx = subs(F,findsym(F),x0);for i=1:nx1 = x0;x1(i) = x1(i)+h(i);J(:,i) = (subs(F,findsym(F),x1)-fx)/h(i);endinJ = inv(J);r=x0-inJ*(fx-(1-k/N)*fx0);x0 = r;endm=1;tol=1;while tol>epsxs=r;fx = subs(F,findsym(F),xs);J = zeros(n,n);for i=1:nx1 = xs;x1(i) = x1(i)+h(i);J(:,i) = (subs(F,findsym(F),x1)-fx)/h(i);endr=xs-inv(J)*fx; %核心迭代公式tol=norm(r-xs);m=m+1;if(m>100000) %迭代步数控制 disp('迭代步数太多，可能不收敛！');return;endendformat short;14.DiffParam1用参数微分法中的欧拉法求非线性方程组的一组解function r=DiffParam1(F,x0,h,N)%非线性方程组：f%初始解：x0%数值微分增量步大小：h%雅可比迭代参量:l%解的精度：eps%求得的一组解：r%迭代步数：nx0 = transpose(x0);n = length(x0);ht = 1/N;Fx0 = subs(F,findsym(F),x0);for k=1:NFx = subs(F,findsym(F),x0);J = zeros(n,n);for i=1:nx1 = x0;x1(i) = x1(i)+h(i);J(:,i) = (subs(F,findsym(F),x1)-Fx)/h(i);endinJ = inv(J);r = x0 - ht*inJ*Fx0;x0 = r;end15.DiffParam2用参数微分法中的中点积分法求非线性方程组的一组解function r=DiffParam2(F,x0,h,N)%非线性方程组：f%初始解：x0%数值微分增量步大小：h%雅可比迭代参量:l%解的精度：eps%求得的一组解：r%迭代步数：nx0 = transpose(x0);n = length(x0);ht = 1/N;Fx0 = subs(F,findsym(F),x0);J = zeros(n,n);for i=1:nxt = x0;xt(i) = xt(i)+h(i);J(:,i) = (subs(F,findsym(F),xt)-Fx0)/h(i);endinJ = inv(J);x1 = x0 - ht*inJ*Fx0;for k=1:Nx2 = x1 + (x1-x0)/2;Fx2 = subs(F,findsym(F),x2);J = zeros(n,n);for i=1:nxt = x2;xt(i) = xt(i)+h(i);J(:,i) = (subs(F,findsym(F),xt)-Fx2)/h(i);endinJ = inv(J);r = x1 - ht*inJ*Fx0;x0 = x1;x1 = r;end16.mulFastDown用最速下降法求非线性方程组的一组解function [r,m]=mulFastDown(F,x0,h,eps)format long;if nargin==3eps=1.0e-8;endn = length(x0);x0 = transpose(x0);m=1;tol=1;while tol>epsfx = subs(F,findsym(F),x0);J = zeros(n,n);for i=1:nx1 = x0;x1(i) = x1(i)+h;J(:,i) = (subs(F,findsym(F),x1)-fx)/h;endlamda = fx/sum(diag(transpose(J)*J));r=x0-J*lamda; %核心迭代公式fr = subs(F,findsym(F),r);tol=dot(fr,fr);x0 = r;m=m+1;if(m>100000) %迭代步数控制 disp('迭代步数太多，可能不收敛！');return;endendformat short;17.mulGSND用高斯牛顿法求非线性方程组的一组解function [r,m]=mulGSND(F,x0,h,eps)format long;if nargin==3eps=1.0e-8;endn = length(x0);x0 = transpose(x0);m=1;tol=1;while tol>epsfx = subs(F,findsym(F),x0);J = zeros(n,n);for i=1:nx1 = x0;x1(i) = x1(i)+h;J(:,i) = (subs(F,findsym(F),x1)-fx)/h;endDF = inv(transpose(J)*J)*transpose(J);r=x0-DF*fx; %核心迭代公式tol=norm(r-x0);x0 = r;m=m+1;if(m>100000) %迭代步数控制 disp('迭代步数太多，可能不收敛！');return;endendformat short;18.mulConj用共轭梯度法求非线性方程组的一组解function [r,m]=mulConj(F,x0,h,eps)format long;if nargin==3eps=1.0e-6;endn = length(x0);x0 = transpose(x0);fx0 = subs(F,findsym(F),x0);p0 = zeros(n,n);for i=1:nx1 = x0;x1(i) = x1(i)*(1+h);p0(:,i) = -(subs(F,findsym(F),x1)-fx0)/h;endm=1;tol=1;while tol>epsfx = subs(F,findsym(F),x0);J = zeros(n,n);for i=1:nx1 = x0;x1(i) = x1(i)+h;J(:,i) = (subs(F,findsym(F),x1)-fx)/h;endlamda = fx/sum(diag(transpose(J)*J));r=x0+p0*lamda; %核心迭代公式fr = subs(F,findsym(F),r);Jnext = zeros(n,n);for i=1:nx1 = r;x1(i) = x1(i)+h;Jnext(:,i) = (subs(F,findsym(F),x1)-fr)/h;endabs1 = transpose(Jnext)*Jnext;abs2 = transpose(J)*J;v = abs1/abs2;if (abs(det(v)) < 1)p1 = -Jnext+p0*v;elsep1 = -Jnext;endtol=norm(r-x0);p0 = p1;x0 = r;m=m+1;if(m>100000) %迭代步数控制 disp('迭代步数太多，可能不收敛！');return;endendformat short;19.mulDamp用阻尼最小二乘法求非线性方程组的一组解function [r,m]=mulDamp(F,x0,h,u,v,eps)format long;if nargin==5eps=1.0e-6;endFI = transpose(F)*F/2;n = length(x0);x0 = transpose(x0);m=1;tol=1;while tol>epsj = 0;fx = subs(F,findsym(F),x0);J = zeros(n,n);for i=1:nx1 = x0;x1(i) = x1(i)+h;afx = subs(F,findsym(F),x1);J(:,i) = (afx-fx)/h;endFIx = subs(FI,findsym(FI),x0);for i=1:nx2 = x0;x2(i) = x2(i)+h;gradFI(i,1) = (subs(FI,findsym(FI),x2)-FIx)/h;ends=0;while s==0A = transpose(J)*J+u*eye(n,n);p = -A\gradFI;r = x0 + p;FIr = subs(FI,findsym(FI),r);if FIr<FIxif j == 0u = u/v;j = 1;elses=1;endelseu = u*v;j = 1;if norm(r-x0)<epss=1;endendendx0 = r;tol = norm(p);m=m+1;if(m>100000) %迭代步数控制disp('迭代步数太多，可能不收敛！');return;endendformat short;。
用matlab对非线性方程求解
非线性方程求解摘要：利用matlab软件编写程序，分别采用二分法、牛顿法和割线法求解非线性方程，0 2= -x ex的根，要求精确到三位有效数字，其中对于二分法，根据首次迭代结果，事先估计迭代次数，比较实际迭代次数与估计值是否吻合。
并将求出的迭代序列用表格表示。
对于牛顿法和割线法，至少取3组不同的初值，比较各自迭代次数。
将每次迭代计算值求出，并列于表中。
关键词：matlab、二分法、牛顿法、割线法。
引言：现实数学物理问题中，很多可以看成是解方程的问题，即f（x）=0的问题，但是除了极少简单方程的根可以简单解析出来。
大多数能表示成解析式的，大多数不便于计算，所以就涉及到算法的问题，算法里面，具体求根时，一般先寻求根的某一个初始近似值，然后再将初始近似值逐步加工成满足精度要求为止，但是，我们知道，人为计算大大的加重了我们的工作量，所以大多用计算机编程，这里有很多可以计算的软件，例如matlab等等。
正文：一、二分法1 二分法原理：对于在区间[，]上连续不断且满足·＜0的函数，通过不断地把函数的零点所在的区间一分为二，使区间的两个端点逐步逼近零点，进而得到零点近似值的方法叫做二分法。
2 二分法求根步骤：(1)确定区间，，验证·＜0，给定精确度；（2)求区间，的中点；(3)计算。
若=，则就是函数的零点；若·＜0，则令=；若·＜0，则令=。
(4)判断是否达到精确度；即若＜，则得到零点近似值（或）；否则重复步骤2-4．3 二分法具体内容：精度要求为5e-6，,解得实际迭代次数与估计值基本吻合，迭代如下表。
n=2 c=0.000000 fc=-1.000000 n=11 c=-0.705078 fc=0.003065 n=3 c=-0.500000 fc=-0.356531 n=12 c=-0.704102 fc=0.001206 n=4 c=-0.750000 fc=0.090133 n=13 c=-0.703613 fc=0.000277 n=5 c=-0.625000 fc=-0.144636 n=14 c=-0.703369 fc=-0.000187 n=6 c=-0.687500 fc=-0.030175 n=15 c=-0.703491 fc=0.000045 n=7 c=-0.718750 fc=0.029240 n=16 c=-0.703430 fc=-0.000071 n=8 c=-0.703125 fc=-0.000651 n=17 c=-0.703461 fc=-0.000013 n=9 c=-0.710938 fc=0.014249 n=18 c=-0.703476 fc=0.000016n=10 c=-0.707031 fc=0.006787 n=19 c=-0.703468 fc=0.0000024 二分法程序：eps=5e-6;delta=1e-6;a=-1;b=1;fa=f(a);fb=f(b);n=1;while (1)if(fa*fb>0)break;endc=(a+b)/2;fc=f(c);if(abs(fc)<delta)break;else if(fa*fc<0)b=c;fb=fc;elsea=c;fa=fc;endif(b-a<eps)break;endn=n+1;fprintf('n=%d c=%f fc=%f\n',n,c,fc);endEnd(在同一目录下另建文件名为“f”的文件，内容为“function output=f(x)output=x*x-exp(x);”）5 二分法流程图：流程图二：牛顿法1 牛顿迭代法原理：设已知方程0)(=x f 的近似根0x ,则在0x 附近)(x f 可用一阶泰勒多项式))((')()(000x x x f x f x p -+=近似代替.因此, 方程0)(=x f 可近似地表示为0)(=x p .用1x 表示0)(=x p 的根,它与0)(=x f 的根差异不大.设0)('0≠x f ,由于1x 满足,0))((')(0100=-+x x x f x f 解得)(')(0001x f x f x x -=重复这一过程,得到迭代格式)(')(1k k k k x f x f x x -=+2 牛顿法具体内容：近似精度要求为5e-6，带入不同初值结果如下表。
matlabnewton-raphson method
matlabnewton-raphson method如何使用MATLAB 实现牛顿-拉夫逊方法引言：牛顿-拉夫逊方法是一种用于求解非线性方程的数值方法，在科学计算和工程领域具有广泛的应用。
在MATLAB 中，我们可以利用其强大的数值计算能力轻松实现这一方法。
本文将一步一步介绍如何使用MATLAB 实现牛顿-拉夫逊方法，帮助读者更好地理解和运用该方法。
第一步：问题建模和方程确定在使用牛顿-拉夫逊方法之前，我们首先需要建立一个数学模型并确定需要求解的方程。
我们假设我们试图解决的方程为F(x) = 0，其中x是需要求解的变量。
为了使用牛顿-拉夫逊方法，我们需要确定该方程的导数F'(x)。
在MATLAB 中，我们可以通过定义一个函数来表示方程F(x)和其导数F'(x)。
下面是一个简单的示例：MATLABfunction [F, dF] = equation(x)F = x^2 - 2; 示例方程为x^2 - 2 = 0dF = 2*x; 方程的导数为2*xend在这个示例中，我们定义了一个名为equation的函数，该函数接收一个变量x作为输入，并返回方程F(x)和其导数F'(x)的值。
请注意，这只是一个示例，实际问题中的方程和导数可能更加复杂。
第二步：实现牛顿-拉夫逊迭代算法在确定了方程和导数之后，我们可以开始实现牛顿-拉夫逊迭代算法。
该算法的基本思想是从一个初始猜测值x0开始，通过不断迭代来逼近方程的根。
迭代的过程可以通过以下公式表示：x(i+1) = x(i) - F(x(i)) / F'(x(i))在MATLAB 中，我们可以使用一个循环来实现这个迭代过程。
下面是一个使用牛顿-拉夫逊方法求解方程的示例：MATLABfunction x = newtonRaphson(x0, maxIter, epsilon)x = x0;for iter = 1:maxIter[F, dF] = equation(x);if abs(F) < epsilonbreak;endx = x - F / dF;endend在这个示例中，我们定义了一个名为newtonRaphson的函数，该函数接收一个初始猜测值x0、最大迭代次数maxIter和收敛条件epsilon作为输入，并返回牛顿-拉夫逊方法计算得到的根x。
牛顿法求解非线性方程组matlab源程序
牛顿法求解非线性方程组matlab源程序Newton-Raphson 求解非线性方程组matlab源程序matlab程序如下：function hom[P,iter,err]=newton('f','JF',[7.8e-001;4.9e-001; 3.7e-001],0.01,0.001,1000); disp(P);disp(iter);disp(err);function Y=f(x,y,z)Y=[x^2+y^2+z^2-1;2*x^2+y^2-4*z;3*x^2-4*y+z^2];function y=JF(x,y,z)f1='x^2+y^2+z^2-1';f2='2*x^2+y^2-4*z';f3='3*x^2-4*y+z^2';df1x=diff(sym(f1),'x');df1y=diff(sym(f1),'y');df1z=diff(sym(f1),'z');df2x=diff(sym(f2),'x');df2y=diff(sym(f2),'y');df2z=diff(sym(f2),'z');df3x=diff(sym(f3),'x');df3y=diff(sym(f3),'y');df3z=diff(sym(f3),'z');j=[df1x,df1y,df1z;df2x,df2y,df2z;df3x,df3y,df3z];y=(j);function [P,iter,err]=newton(F,JF,P,tolp,tolfp,max)%输入P为初始猜测值，输出P则为近似解%JF为相应的Jacobian矩阵%tolp为P的允许误差%tolfp为f(P)的允许误差%max：循环次数Y=f(F,P(1),P(2),P(3));for k=1:maxJ=f(JF,P(1),P(2),P(3));Q=P-inv(J)*Y;Z=f(F,Q(1),Q(2),Q(3));err=norm(Q-P);P=Q;Y=Z;iter=k;if (err<tolp)||(abs(Y)<tolfp||abs(Y)<0.0001)breakendend<pre lang="matlab" line="1" file="test.m">function homework4[P,iter,err]=newton('f','JF',[7.8e-001;4.9e-001; 3.7e-001],0.01,0.001,1000); disp(P);disp(iter);disp(err);function Y=f(x,y,z)Y=[x^2+y^2+z^2-1;2*x^2+y^2-4*z;3*x^2-4*y+z^2];function y=JF(x,y,z)f1='x^2+y^2+z^2-1';f2='2*x^2+y^2-4*z';f3='3*x^2-4*y+z^2';df1x=diff(sym(f1),'x');df1y=diff(sym(f1),'y');df1z=diff(sym(f1),'z');df2x=diff(sym(f2),'x');df2y=diff(sym(f2),'y');df2z=diff(sym(f2),'z');df3x=diff(sym(f3),'x');df3y=diff(sym(f3),'y');df3z=diff(sym(f3),'z');j=[df1x,df1y,df1z;df2x,df2y,df2z;df3x,df3y,df3z];y=(j);function [P,iter,err]=newton(F,JF,P,tolp,tolfp,max)%输入P为初始猜测值，输出P则为近似解%JF为相应的Jacobian矩阵%tolp为P的允许误差%tolfp为f(P)的允许误差%max：循环次数Y=f(F,P(1),P(2),P(3));for k=1:maxJ=f(JF,P(1),P(2),P(3));Q=P-inv(J)*Y;Z=f(F,Q(1),Q(2),Q(3));err=norm(Q-P);P=Q;Y=Z;iter=k;if (err<tolp)||(abs(Y)<tolfp||abs(Y)<0.0001)breakend。
matlab非线性方程的解法(含牛拉解法)
非线性方程的解法(含牛拉解法)1引 言数学物理中的许多问题归结为解函数方程的问题，即，0)(=x f (1.1) 这里，)(x f 可以是代数多项式，也可以是超越函数。
若有数*x 为方程0)(=x f 的根，或称函数)(x f 的零点。
设函数)(x f 在],[b a 内连续，且0)()(<b f a f 。
根据连续函数的性质知道，方程0)(=x f 在区间],[b a 内至少有一个实根；我们又知道，方程0)(=x f 的根，除了极少简单方程的根可以用解析式表达外，一般方程的根很难用一个式子表达。
即使能表示成解析式的，往往也很复杂，不便计算。
所以，具体求根时，一般先寻求根的某一个初始近似值，然后再将初始近似值逐步加工成满足精度要求为止。
如何寻求根的初始值呢？简单述之，为了明确起见，不妨设)(x f 在区间],[b a 内有一个实的单根，且0)(,0)(><b f a f 。
我们从左端出点a x =0出发，按某一预定的步长h 一步一步地向右跨，每跨一步进行一次根的“搜索”，即检查每一步的起点k x 和1+k x (即，h x k +)的函数值是否同号。
若有：0)(*)(≤+h x f x f k k (1.2) 那么所求的根必在),(h x x k k +内，这时可取k x 或h x k +作为根的初始近似值。
这种方法通常称为“定步长搜索法”。
另外，还是图解法、近似方程法和解析法。
2 迭代法2.1 迭代法的一般概念迭代法是数值计算中一类典型方法，不仅用于方程求根，而且用于方程组求解，矩阵求特征值等方面。
迭代法的基本思想是一种逐次逼近的方法。
首先取一个精糙的近似值，然后用同一个递推公式，反复校正这个初值，直到满足预先给定的精度要求为止。
对于迭代法，一般需要讨论的基本问题是：迭代法的构造、迭代序列的收敛性天收敛速度以及误差估计。
这里，主要看看解方程迭代式的构造。
对方程(1.1)，在区间],[b a 内，可改写成为：)(x x ϕ= (2.1) 取],[0b a x ∈，用递推公式：)(1k k x x ϕ=+, ,2,1,0=k (2.2) 可得到序列：∞==0210}{,,,,k k k x x x x x (2.3)当∞→k 时，序列∞=0}{k k x 有极限x ~，且)(x ϕ在x ~附近连续，则在式(2.2)两边极限，得， )~(~x x ϕ= 即，x ~为方程(2.1)的根。
第4章 MATLAB 非线性方程(组)的求解实例解析
• 同【例4-10】，利用鼠标取点进行每个零点的求解。编写程序 example_4_13.m，运行得到如下结果。
sin(2*y)*exp(x)-2*y 2-1 cos(2*x)+y*sin(x) 6
问题转化为求上述方程组的根，编写程序exercise_4_5.m。
【练3】编写如下程序：
• • • • • • x=0; y=0; for i=1:29999 x(i+1)=1+y(i)-1.4*x(i)^2; y(i+1)=0.3*x(i); end 0.4 plot(x,y,'.')
0.3 0.2 0.1 0 -0.1 -0.2 -0.3 -0.4 -1.5
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
【例4-4】牛顿法求根。
• 分别利用牛顿法和牛顿法重根情形求解下面多项式方程在2附近的根。
x4 − 231 3 17901 2 579501 6762366 x + x − x+ =0 25 625 15625 390625
牛顿型求根方法比较
5 4 3 2 1
4
2
0
y
example_4_13.m
-2
-4
-6
0
1
2
3 x
4
5
6
7
实验范例：购房付款问题
• 假设一栋房子售价A元，买家首付A0 ( A0 ≤ A)，其余的分m个月付款，每 月末需付b元，试计算该分期付款的年利率。 • 解：设月利率为r，为使m个月后还清贷款，则第一个月后还款总额 为A0 (1 + r ) + b ，第二个月后还款总额为A0 (1 + r ) 2 + b(1 + r ) + b ，以此类推，第 m个月后还款总额为：
matlab迭代算法程序
matlab迭代算法程序摘要：一、迭代算法简介二、Matlab迭代算法程序1.牛顿下山法2.进退法三、迭代算法的应用四、总结正文：一、迭代算法简介迭代算法是一种求解方程或优化问题的方法，通过不断迭代更新变量值，逐步逼近最优解。
Matlab提供了丰富的迭代算法工具箱，可以帮助我们方便地实现迭代算法。
二、Matlab迭代算法程序1.牛顿下山法牛顿下山法是一种在局部收敛的迭代算法，适用于求解非线性方程组。
其基本思想是利用函数在当前迭代点的二阶导数来估计下一个迭代点的值。
下面是一个用牛顿下山法求解非线性方程的Matlab程序：```matlabfunction [x, k] = myfunnewton(f, x0, emg)% f表示非线形方程% x0迭代初值，此种方法是局部收敛，初值要选择恰当% emg是精度指标% k,u分别表示迭代次数和下山因子% d1表示非线形方程f在x0处的导数值[f1, d1] = feval(f, x0);k1 = 1;x(1) = x0;x(2) = x(1) - f1 / d1;while abs(f1) > emgu1 = 1;k = k + 1;[f1, d1] = feval(f, x(k));x(k+1) = x(k) - f1 / d1;endend```2.进退法进退法是一种在全局收敛的迭代算法，适用于求解无约束一维极值问题。
其基本思想是每次迭代时，先向前一步，再根据当前步长和目标函数值的变化决定是否需要后退一步。
下面是一个用进退法求解无约束一维极值问题的Matlab程序：```matlabfunction x = myfunbacktracking(f, x0, fprime, emg)% f表示目标函数% x0迭代初值% fprime表示目标函数的一阶导数% emg是精度指标x = x0;while truex1 = x + 0.5 * (x - x0) / (f(x) - f(x0));if abs(f(x1)) < emgx0 = x1;break;elseif fprime(x1) * (x - x0) > 0x = x1;elsex = x0;endendend```三、迭代算法的应用迭代算法广泛应用于数学、物理、工程等领域，可以用于求解非线性方程组、优化问题等。
牛顿法非线性方程求解
《MATLAB 程序设计实践》课程考核---第39-40页题１ ： 编程实现以下科学计算算法，并举一例应用之。
（参考书籍《精通MATLAB 科学计算》，王正林等著，电子工业出版社，2009 年） “牛顿法非线性方程求解”弦截法本质是一种割线法，它从两端向中间逐渐逼近方程的根；牛顿法本质上是一种切线法，它从一端向一个方向逼近方程的根，其递推公式为：-=+n n x x 1)()('n n x f x f初始值可以取)('a f 和)('b f 的较大者，这样可以加快收敛速度。
和牛顿法有关的还有简化牛顿法和牛顿下山法。
在MATLAB 中编程实现的牛顿法的函数为：NewtonRoot 。
功能：用牛顿法求函数在某个区间上的一个零点。
调用格式：root=NewtonRoot )(```eps b a f 其中，f 为函数名； a 为区间左端点； b 为区间右端点 eps 为根的精度；root 为求出的函数零点。
，牛顿法的matlab程序代码如下：function root=NewtonRoot(f,a,b,eps)%牛顿法求函数f在区间[a,b]上的一个零点%函数名:f%区间左端点:a%区间右端点:b%根的精度:eps%求出的函数零点:rootif(nargin==3)eps=1.0e-4;endf1=subs(sym(f),findsym(sym(f)),a);f2=subs(sym(f),findsym(sym(f)),b);if (f1==0)root=a;endif (f2==0)root=b;endif (f1*f2>0)disp('两端点函数值乘积大于0 ！');return;elsetol=1;fun=diff(sym(f)); %求导数fa=subs(sym(f),findsym(sym(f)),a);fb=subs(sym(f),findsym(sym(f)),b);dfa=subs(sym(fun),findsym(sym(fun)),a);dfb=subs(sym(fun),findsym(sym(fun)),b);if(dfa>dfb) %初始值取两端点导数较大者root=a-fa/dfa;elseroot=b-fb/dfb;endwhile(tol>eps)r1=root;fx=subs(sym(f),findsym(sym(f)),r1);dfx=subs(sym(fun),findsym(sym(fun)),r1); %求该点的导数值 root=r1-fx/dfx; %迭代的核心公式tol=abs(root-r1);endend例：求方程3x^2－exp（x）＝0的一根解：在MATLAB命令窗口输入：>> r=NewtonRoot('3*x^2-exp(x)',3,4)输出结果：X=3.73312、编程解决以下科学计算问题1） 二自由度可解耦系统的振动模态分析，二自由度振动系统如图所示，其一般方程为：)12(2)12(2220221)21(221)21(11........=-+-+=-++-++x x K x x c x m x K x K K x c x c c x m可写成矩阵形式：0...=++Kx x C x M设C=0，即无阻尼情况，则系统可解耦为两种独立的振动模态。
非线性方程组计算
在科学与工程计算中，经常遇到求解非线性方程组的问题；非线性方程组在收敛速度及收敛性比线性方程组要差，特别对于非凸的非线性方程组，其求解更是困难。
下面简要介绍非线性方程组的三种解法——牛顿法、拟牛顿法、同伦算法，分析三种解法的适用性，并附Matlab 原程序。
（一）、牛顿迭代法迭代公式为：x k+1=x k-f(x k)/f'(x k);牛顿迭代法是解非线性方程组比较经典的方法，在局部收敛点附近是平方收敛的；但其解依赖于初始解，且迭代每一步都要计算f'(x k)，不仅计算量大而且有时会发生计算困难。
（二）、拟牛顿迭代法拟牛顿法是为了解决求Jacobi矩阵时带来的困难，现已成为解决非线性方程组和最优化问题的最有效方法之一。
其迭代格式为：x(k+1)=x(k)-A k-1F(x(k))A k+1=A k+[(y k-A k s k)(y k-A k s k)T]/[(y k-A k s k)T s k]在一定条件下，计算H的序列是超收敛的，但稳定性较差，有时迭代效果不理想。
（三）、同伦算法同伦算法基本思想是从容易求解的方程组开始，逐步过渡到原方程组的求解，从而得到问题的解。
非线性方程组为：F(x)=0，其解为X*。
构造泛函 G：[0，1]XR n->R nG定义为：G（λ，x）=λ F(x)+(1-λ)[F(x)-F(x(0))]=F(x)+(λ-1)F(x(0))(其中：x（0）为任意给的初值，假定为λ函数（λ=0）)对于λ的方程G（λ，x）=0，当λ=0时，0=G（0，x）=F(x)-F(x(0))；x（0）是方程的解；当λ=1时，0=G（1，x）=F(x)；x*是方程的解，即x(1)=x*基于这个思想我们最后可以得到如下关系式：x'(λ)=-[J(x(λ))]-1F(x(0)) ( 0<=λ<=1,对初始值x(0) )J为雅可比矩阵，由上面的式子，对λ在[0，1]上积分，就可得到x*=x(1)上面的非线性方程组问题就转化为数值积分问题。
利用牛顿迭代法求解非线性方程组
利⽤⽜顿迭代法求解⾮线性⽅程组最近⼀个哥们，是⽤⽜顿迭代法求解⼀个四变量⽅程组的最优解问题，从⽹上找了代码去改进，但是总会有点不如意的地⽅，迭代的次数过多，但是却没有提⾼精度，真是令⼈揪⼼！经分析，发现是这个⽅程组中存在很多局部的极值点，是⽤⽜顿迭代法不能不免进⼊局部极值的问题，更程序的初始值有关！发现⾃⼰好久没有是⽤Matlab了，顺便从⽹上查了查代码，⾃⼰来修改⼀下！先普及⼀下⽜顿迭代法：(来⾃百度百科)⽜顿（Newton's method）⼜称为⽜顿-拉夫逊（拉弗森）⽅法（Newton-Raphson method），它是在17世纪提出的⼀种在域和域上近似求解⽅程的⽅法。
多数⽅程不存在求根公式，因此求精确根⾮常困难，甚⾄不可能，从⽽寻找⽅程的近似根就显得特别重要。
⽅法使⽤函数f(x）的的前⾯⼏项来寻找⽅程f(x) = 0的根。
⽜顿迭代法是求⽅程根的重要⽅法之⼀，其最⼤优点是在⽅程f(x) = 0的单根附近具有平⽅收敛，⽽且该法还可以⽤来求⽅程的重根、复根，此时线性收敛，但是可通过⼀些⽅法变成超线性收敛。
另外该⽅法⼴泛⽤于计算机编程中。
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))做曲线的切线，求出该切线与x轴的交点，并求出该点的横坐标，称作x1是r 的⼀次近似。
如此就可以推导出⽜顿迭代公式。
已经证明，如果是的，并且待求的零点是孤⽴的，那么在零点周围存在⼀个区域，只要初始值位于这个邻近区域内，那么⽜顿法必定收敛。
并且，如果不为0, 那么⽜顿法将具有平⽅收敛的性能. 粗略的说，这意味着每迭代⼀次，⽜顿法结果的有效数字将增加⼀倍。
在⽹上查了⼀些代码，都是能指定某⼏个函数进⾏求导的，⽽且要是改变函数的个数，却⼜要对原始程序⼤动⼲⼽。
真的是揪⼼。
找到了这个程序，貌似在Matlab上不能很好的运⾏，对于数据的返回值为空没有做处理，后来⼜找了⼀个⽹易朋友的博客，将他的代码拿过来跑跑，还可以，但是对于不同的函数⽅程组，以及变量个数就不同了，真的是揪⼼，这个就是程序设计和编码的问题了！⾃⼰就拿来改了改，可以⽀持多⽅程组和多变量了！下⾯附上我的代码！求⼤家指导！[python]1. function [r,n]=mulNewton(x0,funcMat,var,eps)2. % x0为两个变量的起始值,funcMat是两个⽅程,var为两个⽅程的两个变量,eps控制精度3. % ⽜顿迭代法解⼆元⾮线性⽅程组4. if nargin==05. x0 = [0.2,0.6];6. funcMat=[sym('(15*x1+10*x2)-((40-30*x1-10*x2)^2*(15-15*x1))*5e-4')...7. sym('(15*x1+10*x2)-((40-30*x1-10*x2)*(10-10*x2))*4e-2')];8. var=[sym('x1') sym('x2')];9. eps=1.0e-4;10. end11.12. n_Var = size(var,2);%变量的个数13. n_Func = size(funcMat,2);%函数的个数14. n_X = size(x0,2);%变量的个数15.16. if n_X ~= n_Var && n_X ~= n_Func17. fprintf('Expression Error!\n');18. exit(0);19. end20.21. r=x0-myf(x0, funcMat, var)*inv(dmyf(x0, funcMat, var));22. n=0;23. tol=1;24. while tol>=eps25. x0=r;26. r=x0-myf(x0, funcMat, var)*inv(dmyf(x0, funcMat, var));27. tol=norm(r-x0);28. n=n+1;29. if(n>100000)30. disp('迭代步数太多，⽅程可能不收敛');31. return;32. end33. end34. end % end mulNewton[python]1. function f=myf(x,funcMat, varMat)2. % 输⼊参数x为两个数值,func为1*2符号变量矩阵,var为1*2符号变量矩阵中的变量3. % 返回值为1*2矩阵,内容为数值4.5. n_X = size(x,2);%变量的个数6. f_Val = zeros(1,n_X);7. for i=1:n_X8. tmp_Var = cell(1,n_X);9. tmp_X = cell(1,n_X);10. for j=1:n_X11. tmp_Var{j} = varMat(1,j);12. tmp_X{j} = x(1,j);13. end14. f_Val(i) = subs(funcMat(1, i), tmp_Var, tmp_X);15. end16. f=f_Val;17. end % end myf[python]1. function df_val=dmyf(x, funcMat, varMat)2. % 返回值为2*2矩阵,内容为数值3. %df=[df1/x1, df1/x2;4. % df2/x1. df2/x2];5. n_X = size(x,2);%变量的个数6. df =cell(n_X, n_X);7. for i=1:n_X8. for j=1:n_X9. df{i,j} = diff(funcMat(1, i), varMat(1, j));10. end11. end12.13. df_val=zeros(n_X, n_X);14.15. for i=1:n_X16. for j=1:n_X17. tmp_Var = cell(1,n_X);18. tmp_X = cell(1,n_X);19. for k=1:n_X20. tmp_Var{k} = varMat(1,k);21. tmp_X{k} = x(1,k);22. end23. df_val(i,j) = subs(df{i,j}, tmp_Var, tmp_X);24. end25. end26. end % end dmyf。
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牛顿法求解非线性方程组matlab源程序Newton-Raphson 求解非线性方程组matlab源程序
matlab程序如下：
function hom
[P,iter,err]=newton('f','JF',[;; ],,,1000);
disp(P);
disp(iter);
disp(err);
function Y=f(x,y,z)
Y=[x^2+y^2+z^2-1;
2*x^2+y^2-4*z;
3*x^2-4*y+z^2];
function y=JF(x,y,z)
f1='x^2+y^2+z^2-1';
f2='2*x^2+y^2-4*z';
f3='3*x^2-4*y+z^2';
df1x=diff(sym(f1),'x');
df1y=diff(sym(f1),'y');
df1z=diff(sym(f1),'z');
df2x=diff(sym(f2),'x');
df2y=diff(sym(f2),'y');
df2z=diff(sym(f2),'z');
df3x=diff(sym(f3),'x');
df3y=diff(sym(f3),'y');
df3z=diff(sym(f3),'z');
j=[df1x,df1y,df1z;df2x,df2y,df2z;df3x,df3y,df3z];
y=(j);
function [P,iter,err]=newton(F,JF,P,tolp,tolfp,max)
%输入P为初始猜测值，输出P则为近似解
%JF为相应的Jacobian矩阵
%tolp为P的允许误差
%tolfp为f(P)的允许误差
%max：循环次数
Y=f(F,P(1),P(2),P(3));
for k=1:max
J=f(JF,P(1),P(2),P(3));
Q=P-inv(J)*Y;
Z=f(F,Q(1),Q(2),Q(3));
err=norm(Q-P);
P=Q;
Y=Z;
iter=k;
if (err<tolp)||(abs(Y)<tolfp||abs(Y)<
break
end
end
<pre lang="matlab" line="1" file="">
function homework4
[P,iter,err]=newton('f','JF',[;; ],,,1000);
disp(P);
disp(iter);
disp(err);
function Y=f(x,y,z)
Y=[x^2+y^2+z^2-1;
2*x^2+y^2-4*z;
3*x^2-4*y+z^2];
function y=JF(x,y,z)
f1='x^2+y^2+z^2-1';
f2='2*x^2+y^2-4*z';
f3='3*x^2-4*y+z^2';
df1x=diff(sym(f1),'x');
df1y=diff(sym(f1),'y');
df1z=diff(sym(f1),'z');
df2x=diff(sym(f2),'x');
df2y=diff(sym(f2),'y');
df2z=diff(sym(f2),'z');
df3x=diff(sym(f3),'x');
df3y=diff(sym(f3),'y');
df3z=diff(sym(f3),'z');
j=[df1x,df1y,df1z;df2x,df2y,df2z;df3x,df3y,df3z]; y=(j);
function [P,iter,err]=newton(F,JF,P,tolp,tolfp,max) %输入P为初始猜测值，输出P则为近似解
%JF为相应的Jacobian矩阵
%tolp为P的允许误差
%tolfp为f(P)的允许误差
%max：循环次数
Y=f(F,P(1),P(2),P(3));
for k=1:max
J=f(JF,P(1),P(2),P(3));
Q=P-inv(J)*Y;
Z=f(F,Q(1),Q(2),Q(3));
err=norm(Q-P);
P=Q;
Y=Z;
iter=k;
if (err<tolp)||(abs(Y)<tolfp||abs(Y)< break
end。