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牛頓疊代法

牛頓疊代法(Newton's method),也被稱為牛頓-拉夫遜(拉弗森)方法(Newton-Raphson method),是一種在實數域和複數域上近似求解方程的方法,由艾薩克·牛頓約瑟夫·拉弗森在17世紀獨立發現。這種方法的基本思想是利用泰勒級數非線性方程在局部線性化,然後通過疊代求解,逐步逼近方程的根。

牛頓疊代法的公式可以表示為:x_{n+1} = x_n - f(x_n) / f'(x_n),其中x_n是第n次疊代的解,x_{n+1}是第n+1次疊代的解,f(x_n)是函式值,f'(x_n)是函式在x_n處的導數值。使用這種方法求解一個非線性方程f(x)=0的近似根時,首先需要選取一個初始近似值x_0,然後通過疊代公式計算出新的近似解x_1。將x_1代入公式繼續疊代,直到滿足某個收斂條件。

牛頓疊代法的優點是收斂速度快,通常比其他疊代方法更快地找到方程的解。然而,它也有一些缺點,如對初值敏感,可能導致不收斂或收斂到錯誤的根,以及需要計算函式的導數。在實際套用中,牛頓疊代法被廣泛用於求解各種非線性方程和最佳化問題,如在計算機圖形學機器學習物理等領域。