本
文
摘
要
请问大家一个问题,如何手工求解根号2?
当然可以按计算器啦,但是计算器是如何算的呢,感兴趣的小伙伴接着往下看吧。
首先构造一个函数,如下图:
显然,当y=0时,x的正根就是根号2的数值
我们取f(x)上的(2,2)这个点
我们过(2,2)这一点做f(x)的切线,此切线的方程为y-2=f(2)(x-2),f(2)的为f(x)在(2,2)这一点的导数,等于,切线方程为y=4x-6
我们取切线方程的根,当y=0时,x=1.5。在(1.5 , 0)这个点再做一条垂直的线,和f(x)相交,求出交点坐标再做切线,求出切线的根,得到点(1.4375 , 0),如此反复循环下去,所得到的的结果会无线逼近根号2。
亲爱的小伙伴看到这里应该大致明白什么叫做牛顿拉普森法了,实际上牛顿拉普森法也叫牛顿求根法,其目的是为了求那些非常复杂的函数的根。
那么牛顿拉普森法和结构设计有什么关系呢?在结构进行非线性计算的时候,由于要考虑结构的几何非线性,也就是结构在荷载作用下发生了较大的位移,我们需要考虑新发生的位移在荷载作用下的附加作用,这个时候我们就需要使用牛顿拉普森方法进行求解。
但是需要注意,我们可以求根的前提是函数不存在拐点,也就是导数不会改变正负,如果导数改变了正负,那么牛顿拉普森法就无法模拟导数变号之后的情况,详见下图:
图片摘自NIDA软件说明书牛顿拉普森方法是非线性计算常用的一种数值方法,此外还有位移法,弧长法,做功恒定法等一些列方法,感兴趣的小伙伴点赞订阅,后期我会更新。