牛頓迭代法的視覺化詳解

2022-09-21 05:27:10 字數 1308 閱讀 6310

牛頓迭代法(newton's method)又稱為牛頓-拉夫遜(拉弗森)方法(newton-raphson method),它是牛頓在17世紀提出的一種在實數域和複數域上近似求解方程的方法。

以 isaac newton 和 joseph raphson 命名的 newton-raphson 方法在設計上是一種求根演算法,這意味著它的目標是找到函式 f(x)=0 的值 x。在幾何上可以將其視為 x 的值,這時函式與 x 軸相交。

newton-raphson 演算法也可以用於一些簡單的事情,例如在給定之前的連續評估成績的情況下,找出**需要在期末考試中獲得 a 的分數。其實如果你曾經在 microsoft excel 中使用過求解器函式,那麼就使用過像 newton-raphson 這樣的求根演算法。另外乙個複雜用例是使用 black-scholes 公式反向求解金融期權合約的隱含波動率。

雖然公式本身非常簡單,但如果想知道它實際上在做什麼就需要仔細檢視。

首先,讓我們回顧一下整體方法:

1、初步猜測根可能在**

2、應用 newton-raphson 公式獲得更新後的猜測,該猜測將比初始猜測更接近根

3、重複步驟 2,直到新的猜測足夠接近真實值。

這樣就足夠了嗎?newton-raphson 方法給出了根的近似值,儘管通常它對於任何合理的應用都足夠接近!但是我們如何定義足夠接近?什麼時候停止迭代?

一般情況下newton-raphson 方法有兩種處理何時停止的方法。1、如果猜測從乙個步驟到下一步的變化不超過閾值,例如 0.00001,那麼演算法將停止並確認最新的猜測足夠接近。2、如果我們達到一定數量的猜測但仍未達到閾值,那麼我們就放棄繼續猜測。

從公式中我們可以看到,每乙個新的猜測都是我們之前的猜測被某個神秘的數量調整了

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