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在非线性的科学技术中,求解非线性方程组是非常重要的。那么,Newton法是求解的重要方法,本文主要是分析了牛顿流V(x)=-(DF(xk))-1F(xk)的四个结构特征:第一,在中心场中,所有的牛顿流方向都指向根;第二,沿着场线方向,牛顿流具有单调下降性;第三,根的存在性,若在区域边界每点的Newton方向都指向区域的内部,则在这个区域中间必定存在一个根;第四,在奇面两侧,Newton方向是相反的。本文利用它的四个结构特征构造算法,对大型非线性方程组进行了求解。
牛顿流算法具有二阶收敛性,并且能够识别奇点和根,能够很好的收敛到根。本文最主要的特点是能够随机投点,经过搜索要么收敛到根或者奇点。
本文构造了一个高维方程,用牛顿流求解100的方程组,随机投入2000个点,只需要大约10分钟时间,找到了三个解。而200维的方程组,在同样的情况下,只需要25分钟就可以找到解。在300维的方程组中,则需要1小时左右找到三个解,但是在300维的情况下,找到解的次数就比较少。
本文同时对牛顿流算法进行了改造,用逆Broyden方法替换了逆矩阵,避免了矩阵求逆。并且在最后我们对根存在的区间进行了分析,对于高维问题,根的存在区域是非常小的。