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哈雷法


一个 求根算法,也称为切线双曲线法或哈雷有理公式。与 哈雷无理公式 一样,取二阶 泰勒级数

 f(x)=f(x_n)+f^'(x_n)(x-x_n)+1/2f^('')(x_n)(x-x_n)^2+....
(1)

f(x) 满足 f(x)=0,因此

 0 approx f(x_n)+f^'(x_n)(x_(n+1)-x_n)+1/2f^('')(x_n)(x_(n+1)-x_n)^2.
(2)

现在写出

 0=f(x_n)+(x_(n+1)-x_n)[f^'(x_n)+1/2f^('')(x_n)(x_(n+1)-x_n)],
(3)

给出

 x_(n+1)=x_n-(f(x_n))/(f^'(x_n)+1/2f^('')(x_n)(x_(n+1)-x_n)).
(4)

使用来自 牛顿法 的结果,

 x_(n+1)-x_n=-(f(x_n))/(f^'(x_n)),
(5)

给出

 x_(n+1)=x_n-(2f(x_n)f^'(x_n))/(2[f^'(x_n)]^2-f(x_n)f^('')(x_n)),
(6)

所以迭代函数是

 H_f(x)=x-(2f(x)f^'(x))/(2[f^'(x)]^2-f(x)f^('')(x)).
(7)

这满足 H_f^'(alpha)=H_f^('')(alpha)=0,其中 alpha 是一个 ,所以对于简单零点,它是三阶的。奇怪的是,三阶导数

 H_f^(''')(alpha)=-{(f^(''')(alpha))/(f^'(alpha))-3/2[(f^('')(alpha))/(f^'(alpha))]^2}
(8)

施瓦茨导数。哈雷法也可以通过将 牛顿法 应用于 ff^('-1/2) 来推导。它也可以通过使用 密切曲线 的形式 来推导

 y(x)=((x-x_n)+c)/(a(x-x_n)+b).
(9)

求导数,

f(x_n)=c/b
(10)
f^'(x_n)=(b-ac)/(b^2)
(11)
f^('')(x_n)=(2a(ac-b))/(b^3),
(12)

它有解

a=-(f^('')(x_n))/(2[f^'(x_n)]^2-f(x_n)f^('')(x_n))
(13)
b=(2f^'(x_n))/(2[f^'(x_n)]^2-f(x_n)f^('')(x_n))
(14)
c=(2f(x_n)f^'(x_n))/(2[f^'(x_n)]^2-f(x_n)f^('')(x_n)),
(15)

所以在一个 处,y(x_(n+1))=0 并且

 x_(n+1)=x_n-c,
(16)

这就是哈雷法。


参见

哈雷无理公式豪斯霍尔德方法拉盖尔方法牛顿法

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参考文献

Ortega, J. M. 和 Rheinboldt, W. C. Iterative Solution of Nonlinear Equations in Several Variables. Philadelphia, PA: SIAM, 2000.Scavo, T. R. 和 Thoo, J. B. "On the Geometry of Halley's Method." Amer. Math. Monthly 102, 417-426, 1995.

在 Wolfram|Alpha 中引用

哈雷法

引用为

Weisstein, Eric W. "哈雷法。" 来自 MathWorld--Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/HalleysMethod.html

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