大家好,又见面了,我是你们的朋友全栈君。
从今起准备连续多期介绍一些常用的算法,通过不断实践“算法到程序”这一过程来学习matlab编程,久而久之就可做到熟能生巧。
今天要介绍的是二分法,它是一种古老且经典的、蕴含深刻哲理的算法。我们知道现实物理世界是有限的,而抛开物理意义却又是无限可分的,而二分法就是基于这种无限可分思想,可以说它是连接有限与无限的纽带。今天主要介绍二分法在数学寻根中的应用,毕竟为的是将算法程序化。
要求单调函数f(x)在区间[a,b]上的根,且给定计算精度为e,用二分法寻根的过程大致如下:
1、分别计算f(a),f(b)的函数值,验证f(a)*f(b)是否小于0,若大小于0则说明在区间[a,b]上存在根。
2、计算区间求中点mid = (a+b)/2。
3、计算f(mid)的函数值,
① 若f(mid)=0,则mid就是函数的根;
② 若f(a)·f(mid)<0,则令b=mid;
③ 若f(mid)·f(b)<0,则令a=mid。
4、通过比较区间差绝对值与计算精度e的大小来判断是否达到预设条件,若|a-b|
问题定义:求函数f(x) = 3*x.^3-9*x.^2+5.6*x-7.5在区间[2,3]的根,计算精度为10^-6.
% 定义区间[2,3]
x = 2:0.1:3;
% 定义参考y值,即y=0的直线
ty = zeros(1,length(x));
% 定义在区间[2,3]上单调的函数fun
fun = @(x) 3*x.^3-9*x.^2+5.6*x-7.5;
y = fun(x);
% 绘制示意图
plot(x,y,’b.-‘,x,ty,’r–‘,’LineWidth’,3.5);
xlabel(‘x轴’);
ylabel(‘y轴’);
title(‘二分法寻根测试’);
% 定义计算精度ep和临时变量tmp
% 对于不知道循环次数的,用whlie来实现
while(tmp>ep)
if fun(a)*fun(b) < 0
mid = (a+b)/2;
if fun(a)*fun(mid) < 0
if fun(b)*fun(mid) < 0
tmp = abs(a-b);
disp(‘此区间不存在根!!!’);
JG = fun(mid);
disp([‘在区间[2,3]的近似解为’,num2str(JG)]);
% 绘制近似交点
plot(mid,JG,’r.’,’MarkerSize’,50);
效果图:
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