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Newton Method

Das Newton-Verfahren findet Nullstellen über eine Taylor-Approximation erster Ordnung: x_{k+1}=x_k - f(x_k)/f'(x_k); es konvergiert quadratisch, braucht aber die Ableitung und einen guten Startwert.

Zweck

Nullstellen und Extrema schnell finden und dabei Konvergenzbedingungen und Grenzen verstehen.

Mechanismus

Am aktuellen Punkt wird f durch seine Tangente angenähert; deren Nullstelle wird die nächste Iterierte. Quadratische Konvergenz: |e_{k+1}|≈C|e_k|^2. In der Optimierung lautet das Update x_{k+1}=x_k - H^(-1)∇f (Newton-Schritt). Erfordert eine invertierbare Hesse-Matrix und einen Startwert nahe der Nullstelle.

Anwendungsfälle

  • Nullstellenbestimmung von Gleichungen
  • Optimierung ohne Nebenbedingungen
  • Verfahren der numerischen Analysis

Verwandte Tools

References