用Excel/WPS对一元多次方程求解,你会用什么方法呢(二)

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用Excel/WPS对一元多次方程求解,你会用什么方法呢(二)

2024-07-12 12:07| 来源: 网络整理| 查看: 265

上一篇文章,介绍了如何通过输入计算式,得到结果的方法。基于此方法,其实可以反算出方程的解。

这里,介绍三种求解的方法,三种方法各有其特点。

1. 根据牛顿迭代法进行求解

牛顿迭代法,网上介绍的比较多了,关于其原理,我这里就不展开了。

简单来说,就是通过下面这个公式,先设定 x_{0}的值,然后求得 x_{1} ,再根据 x_{1}  ,求得x_{2} 。。。进行多次迭代计算,当x_{n+1}-x_{n}  的值,偏差足够小时(比如小于 10^{-6} ),我们就认为得到了方程的一个解。

牛顿迭代法公式: x_{n+1}=x_{n}-\frac{f(x_{n})}{f'(x_{n})}

这个方法迭代法,用的简单,但是有个问题,就是计算的解,与初始值的设定有关,而且关键是,使用时得对方程式求导。对程序编写来说,比较麻烦,所以就不考虑这种方法。

2. 根据割线法进行求解

为了解决对方程式求导得问题,就出现了割线法,关于其原理,建议上网自行搜索。

割线法使用和牛顿迭代法差不多,就是初始值由一个变为了2个,但是不用对方程式求导计算,这个比较友好,在程序编写时,也会更加方便。

割线法公式:x_{n+1}=x_{n}-\frac{(x_{n}-x_{n-1})f(x_{n})}{f(x_{n})-f(x_{n-1})}

同样的,与牛顿迭代法类似,其计算的解,与初始值设定相关。当初始值取值较大时,会计算出较大的解,当初始值设定较小时,会计算出较小的解。利用该特性,编写自定义函数,看看在Excel/WPS中的使用情况。

从上动图可以看到,通过割线法,可以算出两个解,对应最大值解和最小值解。若是只有一个解,则算出来结果会为同一数值。

当然,这个方法不是万能的,面对某些特别的方程,则会无法算出对应的解,而且,没法算出方程所有的解。

若是想算出方程的每一个解,则需要用下面这个方法了,最朴素的二分法。

3. 根据二分法进行求解

关于二分法的说明,建议上网自行搜索,网上关于这部分说明也很多。

在实际计算过程中,需要设定一个最小值和最大值,即需要保证方程的解在最小值和最大值之间,且一般要求在该范围内只能有一个解,不然可能会计算错误,或无法计算。

二分法收敛速度会慢一些,但是可以获得指定范围内的求解值。下面可以看看二分法在Excel/WPS中的使用情况。

从上动图可以看到,通过二分法,可以算出所有的解,当然,前提条件时得知道每个解的范围。

4. 总结

通过上述方法的描述,可以算出方程的所有解,基本上针对一元多次方程,都可以采用这种方法进行求解操作。

当然,这里还有一个小小的疑问,就是如何才能知道方程到底有几个解,每个解的范围区间在哪里。在下一篇文章,我将介绍如何快速了解方程解的个数及范围区间。

自定义函数需要通过安装插件才能使用,插件地址我会放在评论区,也可以在我发表的其他文章中查看下载地址。若发现函数有错误,或有什么好的建议或想法,欢迎留言讨论。



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