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数学
题目

解非线性方程的二分法与牛顿法都可以推广到方程组的情形。A. 正确B. 错误

解非线性方程的二分法与牛顿法都可以推广到方程组的情形。

A. 正确

B. 错误

题目解答

答案

B. 错误

解析

考查要点:本题主要考查对数值方法中二分法和牛顿法适用范围的理解,特别是它们在方程组中的应用能力。

解题核心思路:

  1. 二分法的本质是通过区间收缩逼近单变量方程的根,依赖函数在区间端点的符号变化,但无法直接处理多变量方程组,因为多维空间中“区间”的概念不明确,且多个变量间的关系难以协调。
  2. 牛顿法在单变量情形下利用导数信息迭代求解,推广到方程组时,需用雅可比矩阵代替导数,通过求解线性方程组确定搜索方向,因此可以推广到方程组。

关键结论:

  • 二分法无法直接推广到方程组;
  • 牛顿法可以推广到方程组。
    因此,题目中“都可以推广”的说法是错误的。

二分法的局限性:
二分法的核心是通过不断缩小包含根的区间来逼近解。对于单变量方程 $f(x)=0$,若 $f(a)$ 和 $f(b)$ 符号相反,则区间 $[a,b]$ 内必有根。但方程组涉及多个变量(如 $f_1(x,y)=0$,$f_2(x,y)=0$),此时:

  1. 多维空间中无明确“区间”概念,难以定义类似单变量的收缩策略;
  2. 多个方程联立时,变量间相互依赖,无法单独对某一变量应用二分法。

因此,二分法无法直接推广到方程组。

牛顿法的可推广性:
牛顿法通过泰勒展开近似函数,单变量情形下迭代公式为 $x_{k+1} = x_k - \frac{f(x_k)}{f'(x_k)}$。对于方程组 $F(\mathbf{x})=0$($\mathbf{x}$ 为向量),其推广形式为:
$\mathbf{x}_{k+1} = \mathbf{x}_k - J_F(\mathbf{x}_k)^{-1} F(\mathbf{x}_k),$
其中 $J_F$ 是雅可比矩阵。只要雅可比矩阵非奇异且初始猜测足够接近真解,牛顿法即可收敛。因此,牛顿法可以推广到方程组。

结论:
题目中“二分法与牛顿法都可以推广到方程组”的说法错误,因为二分法无法处理多变量方程组,而牛顿法可以。

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