非线性方程的一些数值解法及其理论分析

来源 :上海大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:bigtim1
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
非线性问题是现代数学的一个活跃领域,大量的非线性问题,如非线性有限元问题、经济与非线性规划问题以及物理、化学、流体力学中许多关键问题的解决,往往归结为求解Banach空间中某些特定的非线性方程;非线性方程的求解也是科学与工程计算中一个常见且重要的问题.然而除了很特殊的情形外,直接法很难求解非线性方程.对于实际问题,很多情况下不必求出方程的真实解,只需求得一个近似值,当然此近似值与真实解之间的误差应该控制在实际问题所能接受的范围之内;而近似解可以通过数值方法来获得.从而,研究非线性方程的数值解法有着重要的理论意义和实际应用价值.本文共分为七章:第一章概述了研究现状以及主要研究内容.第二章研究了一类带参数的三阶方法,此类方法包含经典的Cauchy方法、Chebyshev方法以及Halley方法,从而,我们称之为Cauchy-Chebyshev-Halley方法,在此基础上,我们提出了一类改进的Cauchy-Chebyshev-Halley方法,与Cauchy方法、Chebyshev方法、Halley方法以及super-Halley方法相比,改进的方法每一步迭代所需函数值和导数值的总个数与后者的相同,但其收敛阶却从3提高到4.从而改进的Cauchy-Chebyshev-Halley方法具有更高的效率指数,数值实例也表明此类方法比Cauchy方法、Chebyshev方法、Halley方法及super-Halley方法有效.第三章我们在Newton’s irrational方法的基础上,通过每一步迭代增加一个函数值,得到了一类多步迭代法.此类方法每一步迭代需要两个函数值,一个一阶导数值和一个二阶导数值,然而其收敛阶却从3提高到5.从而,与Newton’s irrational方法相比,这类改进的Newton’s irrational方法具有更高的效率指数.数值实例表明此改进的Newton’s irrational方法是有效的.第四章构造了一种加速技巧来改进Newton法,从而得到了一类渐近收敛阶为1+(?)的方法,此类方法的每一步迭代所需函数值和导数值的总个数与Newton法的相同,故其效率指数比Newton法的高.进一步地,我们提出了一类不需导数的求解非线性方程的方法,理论分析表明其渐近收敛阶也可以达到1+(?),值得一提的是,这类方法的每一步迭代只需两个函数值,不需计算任何导数值,从而在导数值的计算量比较大时,此类方法可以大大节省计算量,提高计算效率.数值实例分别显示了这两类方法的优越性.第五章研究了Banach空间中一类改进的多点super-Halley方法的半局部收敛性,利用递归方法,我们证明了在一定条件下,由这类方法产生的迭代序列收敛到方程的解,并且此解在一定范围内是存在且唯一的;同时得出了解的一个先验误差估计,由此也证明了此类方法的R收敛阶为4.我们将此类中的一种方法用于求解积分方程,数值结果表明该方法是有效的.第六章我们在Jarratt方法的基础上,通过每步迭代增加一个函数值,得到了一种改进的Jarratt方法,并将此方法推广到Banach空间中,利用递归方法,我们证明了此方法在Banach空间中的半局部收敛性定理,也证明了此方法的R收敛阶为6.数值结果表明了我们所导出的递推关系的合理性。第七章考虑了非线性方程的一些迭代解法在闪蒸计算中的应用.闪蒸计算是化工工程中汽液平衡计算的基本内容之一,有着重要的应用意义.非线性的Rachford-Rice方程的求解是闪蒸计算中的核心步骤之一.目前,Newton法是求解此方程的常用方法.我们将本文所提出的一些方法应用于求解此方程.通过数值例子,比较了本文的几种方法和一些经典的方法(包括Newton法).数值结果表明,我们所提出的Jarratt方法的六阶变体和收敛阶为1+(?)的加速的Newton法在多数情况下分别优于Jarratt方法和Newton法.在所比较的的方法中,我们提出的收敛阶为1+(?)的加速的Secant方法在数值试验中表现出最高的计算效率,且此方法不需要计算任何导数值;而Rachford-Rice方程的导数值的计算代价高于函数值,所以在我们所考虑的方法中,该方法是求解此方程的最佳方法.
其他文献
<正>Energy Daily,2019-08-23燃料电池是无污染的电源,它将化学能高效率转化为电能,并且实现了零排放。燃料电池汽车、卡车和公共汽车将使人们长途行驶时加油方便,并且减少了
城市社区体育具有很强的灵活性,对于我国的城市社区居民而言,社区体育活动以其高度广泛性以及多样性、自主性和廉价性受到了广大市民的重视,同时也不断满足了我国城市社区中
由于隔震结构具有典型的非比例阻尼特性,若采用实振型分解反应谱法,计算结果会有较大误差,但实振型分解反应谱法计算简单,工程人员较易掌握。因此,分析了影响隔震结构实振型
混凝大产生的裂缝现象极为普遍。有的裂缝会以结构产生有害影响,需要进行补强处理;有的裂缝引起的渗漏会严重影响工程的正常使用,需要进行防治处理。本文分析了地下室连续墙
课程是实施专业人才培养的主要载体,高职院校实施人才培养的深度校企合作应以合作课程开发为主要内容。株洲职业技术学院通过实践探索,研究总结了校企合作办学模式下项目课程
随着社会经济的快速发展,人们的生活水平逐渐提高,越来越多的家庭拥有了汽车,在一定程度上推动了汽车维修行业的快速发展。质量是汽车维修厂企业的重要检验标准,因此有必要加
建设领域的安全生产监管是我国安全生产管理中至关重要的一个部分,对提高我国安全生产的整体水平起着重要的促进和激励作用,从整体来看,我国的安全生产监管体系仍然存在不少缺陷,建设行政主管部门和安全管理机构对行业的安全生产监管责任重大且面临不小压力,安全监管体系也需要在不断的实际工作中进行进一步优化和改进,本文通过参阅国内外相关文献及工程监管经验,采用对比分析法对比国内外监管体系,通过实例分析,提出了我国
尿酸结石的发病趋势升高,影响人们的健康。随着结石病因研究的深入及诊疗技术的发展,尿酸结石的防治逐步完善。药物治疗及饮食调控将对于尿酸结石的防治起重要意义。
随着人口增长、城市化进程加剧及工农业生产的大力发展,湖泊开始"生病",出现了水体萎缩,生态功能下降,富营养化严重等现象,严重威胁着湖泊的生态环境,对城市湖泊的治理一直是
目的:观察全面护理干预在呼吸重症监护室鼻饲患者治疗中的应用。方法:选择我院呼吸重症监护室鼻饲的患者50例,随机将其分成两组,每组25例。对照组在护理治疗期间使用常规鼻饲