牛顿迭代法求n方根

一、简单推导

 

牛顿迭代法求n方根_第1张图片

二、使用

借助上述公式,理论上可以求任意次方根,假设要求a(假设非负)的n次方根,则有xn=a,令f(x)=xn-a,则只需求f(x)=0时x的值即可。由上述简单推导知,当f(x)=0时,xn+1=xn,因此把f(x)=xn-a 代入上述迭代式进行迭代直至xn+1=xn即可。

实际中xn+1=xn可能永远达不到,可以根据给定精度△,当|xn+1-xn|<△成立时即可停止迭代,此时的xn+1即为所求。

下面以算术平方根和立方根举例。

(一)算术平方根

设待求算术平方根的数为a,其算术平方根为x,则x2=a,令f(x)=x2-a,代入上面的递推式有xn+1=xn-(xn2-a)/(2xn),整理得xn+1=(1/2)(xn+a/xn)

代码如下:

double sqrt(double a)
{
    double x1=a;
    double x2=a/2;
    while(fabs(x1-x2)>0.0000001)
    {
        //printf("%f\n",x2);
        x1=x2;
        x2=0.5*(x1+a/x1);
    }
    return x2;
}

(二)立方根

同理,令f(x)=x3-a,代入递推式有xn+1=xn-(xn3-a)/(3xn2),整理得xn+1=(1/3)(2xn+a/xn2)

代码如下:

double cubrt(double a)
{
    double x1=a;
    double x2=a/2;
    while(fabs(x1-x2)>0.0000001)
    {
        //printf("%f\n",x2);
        x1=x2;
        x2=(2*x1+a/(x1*x1))/3.0;
    }
    return x2;
}

 

三、(题外话)手算算式平方根

顺便提下,在网上看到了一个手动列算式求解任意正整数算术平方根的方法,如下:

牛顿迭代法求n方根_第2张图片

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