超越方程(英语:transcendental equation)是包含超越函数的方程,也就是方程中有无法用自变数的多项式或开方表示的函数,与超越方程相对的是代数方程。超越方程的求解无法利用代数几何来进行。大部分的超越方程求解没有一般的公式,也很难求得解析解。
超越方程简单的计算可以用折线法计算,既先用matlab画出图像找出解的大致范围,之后用折线法算出大致的解。
例:x^2=e^(x/2)-1; %此题有3个解,一个小于1,一个大于8小于9,一个是负数。下面解释之针对8~9之间的解;
函数图像:
(1)无法直接求解,但可以分成两个函数,两边同时开方,现只讨论右侧为正数的情况。要用折线法计算。
两个方程:y=x;
y=sqrt(exp(x/2)-1);
(2)在matlab中画出两个图像,找出交点所在的范围。程序如下:
x=1:100;
y1=x;
y2=sqrt(exp(x./2)-1);
plot(x,y1);
hold on; //此命令可以使两个函数图像出现在一张图上,意思是将第一个图像加到第二个图像上
plot(x,y2);
(3)此时查看图像,发现解所在的范围在8~9直间,接下来就是折算法求解了。两个方法:
方法一:
(1) 首先令x=8(左范围);
因为存在y=x这个式子,所以y=8;
因为y=sqrt(exp(x./2)-1),所以x1=x=2*ln(y^2+1);
再令y=x1;
再执行x1=2*ln(y^2+1);
再令y=x1;
再执行x1=2*ln(y^2+1);
依此循环 直到x1不变时,x1即为此方程的近似解为8.6625。
(2)下图是折线法的原理图,目的是无限接近于正解,可参考此图理解第(1)步。
方法二:程序法
(1)新建脚本,输入程序:
x(1)=8;
y=x;
for n=1:149
x(n+1)=2*log(x(n)^2+1);
end
n=1:150;
plot(n,x(n))
x(150) % x(150)就趋近于最终解
运行结果:x(150)=8.6625;