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数值计算方法.md

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数值计算方法

  1. 不动点迭代:

    一个函数 f 的不动点就是满足$f(x)=x$的点,这个不动点就是$f(x)$和$y=x$之间的交点,可以用迭代的方法来求解:$x_{n+1}=f(x_n)$重复这个操作直到$x_n$收敛

    尽管扯淡-不动点迭代及其收敛性

  2. 牛顿迭代法: $$ x_{n+1}=x_n-\frac{f(x_n)}{f'(x_n)} $$ IMG_23DA5A4B6079-1

  3. 泰勒展开式

    泰勒级数就是在某个点附近用多项式去逼近其他函数。基本形式为: $$ f(x)=\sum_{k=0}^N\frac{f^k(x_0)}{k!}(x-x_0)^k $$

  4. 样条函数插值:

    拉格朗日多项式表示: $$ y=y_0\frac{x-x_1}{x_0-x_1}+y_1\frac{x-x_0}{x_1-x_0} $$ 构建多项式,使得它穿过目标函数上的样本点,样本点见用多项式来拟合。

  5. 数值微分

    要求某一点的导数,可以通过差分的方法求解:

    • 前向差分:$f'(x)=\frac{f(x_{i+1})-f(x_i)}{x_{i+1}-x_i}$,误差为$O(h)$
    • 后向差分:$f'(x)=\frac{f(x_{i})-f(x_i-1)}{x_{i}-x_{i-1}}$,误差为$O(h)$
    • 中心差分:$f'(x)=\frac{f(x_{i+1})-f(x_{i-1})}{x_{i+1}-x_{i-1}}$,误差为$O(h^2)$