AnimatingNewtonRaphsonIterationusingmatplotlib
创始人
2024-11-02 10:00:10
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本文讲解如何使用matplotlib动态演示牛顿迭代法。牛顿迭代法是一种用于寻找方程的根的迭代方法。它的思想是从一个初始点开始,通过不断迭代来逐步接近方程的根。每次迭代通过求导数值来计算出函数的局部切线,并将切线与x轴交点作为下一次迭代的初始点。

在本文中,我们使用matplotlib模块来可视化牛顿迭代法的过程。为了使演示更加生动和易于理解,我们将使用三次方程$x^3-2x^2-5=0$作为示例。

我们先来看一下完整代码:

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

# 目标方程
def f(x):
    return x**3 - 2*x**2 - 5

# 目标方程的导数
def df(x):
    return 3*x**2 - 4*x

# 牛顿迭代法
def newton(x0, tol=1e-6):
    x = x0
    while True:
        x_next = x - f(x)/df(x)
        if abs(x_next - x) < tol:
            break
        x = x_next
    return x

# 动态演示牛顿迭代法
x_values = np.linspace(-2, 3, 200)
fig, ax = plt.subplots(figsize=(8,6))
plt.plot(x_values, f(x_values), label='f(x)')
plt.axhline(y=0, color='black', linestyle='--')
plt.legend()

# 定义初始点
x0 = 1.5

# 开始迭代
for i in range(10):
    x = newton(x0)
    
    ax.plot(x,

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