BisectionMethodJupyterNotebook
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2024-12-19 06:02:07
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二分法是一种求函数零点的经典算法,也被称为二分查找。其核心思想是将函数定义域分成两个部分,判断零点在哪一部分,然后继续迭代,最终收敛到某个精度范围内的零点。

以下是二分法的 Jupyter Notebook 示例:

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

def bisection(f, a, b, tol=1e-6):
    """
    :param f: The function to find the root of
    :param a: The left end point
    :param b: The right end point
    :param tol: The tolerance (default 1e-6)
    :return: The root of the equation
    """
    if f(a) * f(b) > 0:
        raise ValueError("f(a) and f(b) must have opposite signs!")
    
    while abs(b - a) > tol:
        m = (a + b) / 2.0
        if f(m) == 0 or abs(b - a) < tol:
            return m
        elif f(m) * f(a) < 0:
            b = m
        else:
            a = m
    
    return (a + b) / 2.0

f = lambda x: np.sin(x) - x / 2
root = bisection(f, 0, 2)

x = np.linspace(-2, 2, 100)
plt.plot(x, f(x))
plt.plot(root, f(root), 'ro')
plt.show()

print(root)

此示例演示了如何使用二分法求解方程 sin(x) - x / 2 = 0 的根。函数 bisection 是二分法的实际计算函数,使用输入的左右端点不断迭代直至满足一定的迭代条件。而在函数中,先判断左右端点函数值符号是否相反,若否则不满

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