matlab二分法求方程的近似解

matlab二分法求根二分法，也称折半法或者二分查找法，是一种常见的数值计算方法。

它常常用于求解方程的根。

二分法的原理是将有根的某一区间迭代地对半分割，并比较根所在位置与新的子区间的关系，最终缩小到根的区间。

一、方法原理二分法求根的过程可以通过以下步骤来实现：Step 1：选择区间[a, b]，这个区间必须满足f（a）和f（b）异号。

Step 2：将区间[a, b]以中点c划分为两个子区间，即[a, c]和[c, b]。

Step 3：判断f（c）与零的关系，如果f（c）= 0，则c就是方程的根，程序结束。

如果f（c）≠ 0，则分别判断f（c）与f（a）及f（b）的关系，并确定新的子区间。

Step 4：重复步骤2和步骤3，直到满足精度要求，程序结束。

function [c, k] = bisect(a, b, eps, maxit, f)%输入：参数a，b构成的区间[a, b]，容差eps，最大迭代次数maxit，以及指定的函数f（必须可接受输入变量x）%输出：方程的根c以及迭代次数kfa = f(a);fb = f(b);if fa * fb > 0 %确保a，b两点的函数值异号error('Function has the same signs at endpoints of interval')endfor k = 1:maxit %迭代次数c = (a + b) / 2; %新的中间点c（迭代过程中b-a趋近于精度）fc = f(c);if fc == 0 || (b - a) / 2 < eps %找到根或者达到精度returnendif sign(fc) == sign(fa) %此时f(c)与f(a)同号，说明c与a之间没有根a = c;fa = fc;else %f(c)与f(b)同号，说明c与b之间没有根b = c;fb = fc;endenderror('Maximum number of iterations exceeded')三、使用实例为了说明如何使用二分法求根，考虑以下实例：求解方程f(x) = x³ - 5x - 9在区间[2,4]上的根。

[思路探究] 1．方程f(x)＝0在区间[a，b]内有解应具备什么条件？ 2．是否可按照用二分法求函数零点近似值的步骤来求方 程f(x)＝0的近似解？
[边听边记] 令f(x)＝2x3＋3x－3， 经计算，f(0)＝－3<0，f(1)＝2>0，f(0)·f(1)<0， 所以函数f(x)在(0,1)内存在零点， 即方程2x3＋3x＝3在(0,1)内有解． 取(0,1)的中点0.5，经计算f(0.5)<0，又f(1)>0， 所以方程2x3＋3x－3＝0在(0.5,1)内有解．
2．给定精确度ε，用二分法求函数f(x)零点近似值的步骤： 第一步：确定闭区间[a，b]，验证f(a)·f(b)<0，给定精确度ε. 第二步：求区间(a，b)的中点c. 第三步：计算f(c)． (1)若f(c)＝0，则c就是函数的零点； (2)若f(a)·f(c)<0， 则令b＝c(此时零点x0∈(a，c))；
用二分法求方程的近似解
用二分法求方程的近似解
1．二分法
对 于 在 区 间 [ a ， b ] 上 _ _ _ _ _连_ 续_ _不_ _断_ 且 _ _ _ _f(_a_)·_f(_b_)<_0_ _ 的 函 数 y ＝f(x)，通过不断地把函数f(x)的零点所在的区间 _一_ _分_ _为_ 二_ _ _ _ ， 使 区 间 的 两 个 端 点 逐 步 逼 近 _零_ _点_ _ _ _ ， 进 而 得到零点近似值的方法叫做二分法．
如此继续下去，如下表：
区间
中点值
中点函数近似值
(1,1.5)
1.25
－0.30
(1.25,1.5) (1.25,1.375)
1.375 1.312 5
0.22 －0.05

⽤Matlab编写⼆分法和Newton迭代法求解⾮线性函数1、⼆分法原理：若f的值在C[a, b]中，且f (a) · f (b) < 0，则f在 (a, b) 上必有⼀根。

实现算法流程：2、Newton迭代法迭代公式：⼏何意义：3、求解问题⽤Newton法和⼆分法求的解。

4、代码实现1 clear;close;clc2 a=0;b=1;%根区间3 e=10^(-6);%根的容许误差4 [X , N]=dichotomy(e,a,b);%⼆分法5 p0=0.5;%初始值6 N=15;%迭代次数7 [X1]=Newdon(p0,e,N);%Newton迭代法89 function [X , N]=dichotomy(deta,a,b)10 % 函数dichotomy:⼆分法11 %输⼊值：12 %fun:⽅程函数13 %deta:根的容许误差14 %有根区间：[a,b]15 %输出值16 %X:求解到的⽅程的根17 %N:总的迭代次数18 N=1+fix(log2((b-a)/deta));%由公式7.2求得,取整数|X_N-X*|<=(b-a)/2^N<deta,求N19 n=1;20 f1=myfunction(a);21 f2=myfunction(b);22if (f1*f2>0)23 disp('根不在输⼊的区间⾥，请重新输⼊区间');24else25while n <= N26 x=(a+b)/2;27if myfunction(a)*myfunction(x)>028 a=x;29else30 b=x;31 end32 n=n+1;33 end34 X=x;35 fprintf('第%d次⼆分法求出的⽅程的根:\n',N);36 fprintf('X=\n');37 disp(X);38 end39 end4041 function [P]=Newdon(p0,TOL,N)42 %求⽅程组的解43 %输⼊参数44 %初始值：p045 %误差容限:TOL46 %最⼤迭代次数:N47 %输出参数：48 %⽅程近似解：p49 %或失败信息“Method failed”50 format long;51 n=1;%初始迭代次数52 syms x;53while n<=N54if abs(subs(diff(myfunction(x)),x,p0))<TOL55 P=p0;56break;57else58if subs(diff(myfunction(x),2),x,p0)==059 disp('Method failed');60break;61else62 p=p0-myfunction(p0)/subs(diff(myfunction(x)),x,p0);63 p=eval(p);%将exp的值转为⼩数值64if(abs(p-p0)<TOL)65 P=p;66break;67else68 p0=p;69 end70 end71 end72 n=n+1;73 end74 % P=vpa(P,10);%将分数转为⼩数并保留8位⼩数75 fprintf('第%d次NeWton迭代法求出的⽅程的根:\n',N);76 fprintf('P=\n');77 disp(P);78 end7980 function f=myfunction(x)81 f=x*exp(x)-1;82 end5、求解结果。

借助Matlab使⽤⼆分法求解⽅程的根第⼀次使⽤ Matlab，遂将过程详细记录之。

图中标注①是⼯作⽬录，即代码存放的⽬录；标注②是编辑器，即我们写代码的地⽅；标注③是命令⾏，是我们执⾏语句的地⽅。

本次实验我们是在这⾥执⾏⼆分法的函数。

例题：应⽤⼆分法求解⽅程x3−x−1=0 在区间 [1,1.5] 内的数值解x k，要求绝对误差⼩于 10−8.解答如下。

代码：half.m脚本：function x = half(a, b, tol)% tol 是 tolerance 的缩写，表⽰绝对误差c = (a + b) / 2; k = 1;m = 1 + round((log(b - a) - log(2 * tol)) / log(2)); % <1>while k <= mif f(c) == 0c = c;return;elseif f(a) * f(c) < 0b = (a + b) / 2;elsea = (a + b) / 2;endc = (a + b) / 2; k = k + 1;endx = c; % 这⾥加分号是为了不再命令⾏中输出k % 不加分号就会在控制台输出cf.m脚本，这是half.m中调⽤的f()函数。

function y = f(x)y = x^3 - x -1;然后我们在命令⾏执⾏：可以看出，最后求解得到的x=1.3247，即输出的ans，迭代次数k=27.关于代码half.m中的标注<1>，有如下解释：注意，在 Matlab 中，log()函数的底是e.补充例题（感兴趣的朋友可以⾃⾏测试）：Processing math: 100%。