拋物線法

拋物線法

拋物線法(parabolic approximate method)又稱二次插值法。用二次插值函式逼近未知函式而求解問題的方法。在結構最佳化方面系利用搜尋 區間內三個點的坐標和函式值構造二次函式來逐步逼近原一元函式,使搜尋區間逐步縮小並進而找到近似極小點的一維搜尋方法。也是一種常用的方法。設搜尋區間兩端點為a和b,其間有一點c, 相應的函式值分別為φd、φb和φc, 用它們構造一 個二次函式並解析地求得其極小點d,算得d點的函式值φd後, 可根據c、d的相對位置和φc與φd的大小確定留下具有搜尋區間應有性質的區間, 重複這個過程,使所留區間充分小,從而求得原一元函式的近似極小點 。

基本介紹

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設方程 的3個近似根為 ,我們以這三點為節點構造二次插值多項式 ,並適當選取 的1個零點 作為新的近似根,這樣確定的疊代過程稱為 拋物線法,也稱為 密勒(Miller)法

幾何意義

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在幾何圖形上,這種方法的基本思想是用拋物線 與x軸的交點 作為所求根 的新近似根(圖1)。

圖1 圖1

計算公式推導

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現在推導拋物線法的計算公式,用方程 的近似根 作插值多項式

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則 有兩個零點

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式中

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為了從式(1)定出1個值 ,我們需要討論根式前正負號的取捨問題。

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在 3個近似根中,自然假定 更接近所求的根 ,這時,為了保證精度,我們選式(1)中較接近 的1個值作為新的近似根 。為此,只要取根式前的符號與 的符號相同即可。

拋物線法的收斂定理

關於拋物線法有如下收斂定理。

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定理1 設為方程的單重根,的三階導數在根的鄰域裡連續,則存在的一個適當小的鄰域當時,由拋物線法產生的序列收斂於,且有

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例題解析

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用拋物線法求解方程 。

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解: 設 選取方程 的3個近似根 作為初始值,計算得

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從而由式(1)可得

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