牛顿迭代公式如何证明其收敛性?

如题所述

牛顿迭代公式是一种求解非线性方程的常用方法,其收敛性可以通过以下两种方式证明:

    利用收敛定理证明

    牛顿迭代公式的收敛性可以通过收敛定理来证明。其中,最常用的是不动点定理和收敛阶定理。

    不动点定理:如果一个函数f(x)在区间[a,b]上连续且满足f(x)∈[a,b],那么方程f(x)=x在[a,b]上至少有一个实根。

    收敛阶定理:如果牛顿迭代公式的导数f'(x)在区间[a,b]上连续且满足|f'(x)|≤M,且在根附近f(x)的二阶导数f''(x)存在且不为0,则牛顿迭代公式的收敛阶为2,即每次迭代误差的平方与上一次误差成正比。

    利用误差估计证明

    另一种证明牛顿迭代公式收敛的方法是通过误差估计来证明。具体来说,可以使用泰勒公式展开f(x)和f(x+Δx)的差值,然后将牛顿迭代公式代入,得到误差项。根据误差项的大小和收敛条件,可以证明牛顿迭代公式的收敛性。

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