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python之求三次函数的根

2025年05月04日14exmyth

事情是这样的。 我正在尝试在 Python 中使用 fsolve 函数来查找三次函数的根。此三次函数有一个参数 deltaW。我做的是把这个参数deltaW从-50改成50,同时求三次函数的根。下面是我的脚本:

from scipy.optimize import fsolve 
import matplotlib.pyplot as plt 
import numpy as np 
import pylab 
 
g = 5.61 
gamma = 6.45 
kappa = 6.45 
J = 6.45 
rs = 1.0                            #There are just parameters 
m = 5.0*10**(-11) 
wm = 2*3.14*23.4 
 
X = [] 
X1 = [] 
 
def func(x):                                #Define the cubic function I  need to solve 
 
        A = 1j*g**2*(kappa + 1j*deltaW)*x*x/(m*wm**2) 
        B = J**2 + (1j*deltaW - gamma)*(1j*deltaW + kappa) 
        C = A + B 
        D = abs(C)*x - J*np.sqrt(2*kappa)*rs 
        return D 
 
for deltaW in np.linspace(-50, 50, 1000): 
    x0 = fsolve(func, 0.0001) 
    X.append(x0) 
 
deltaW = np.linspace(-50, 50, 1000) 
plt.plot(deltaW, X)     
plt.show() 

当我运行这个脚本时,我收到了这两条消息:

 RuntimeWarning: The iteration is not making good progress, as measured by the  
  improvement from the last five Jacobian evaluations. 
  warnings.warn(msg, RuntimeWarning) 
 
/usr/lib/python2.7/dist-packages/scipy/optimize/minpack.py:152: RuntimeWarning: The iteration is not making good progress, as measured by the  
  improvement from the last ten iterations. 
  warnings.warn(msg, RuntimeWarning) 

很抱歉,我没有足够的声誉将此脚本的情节放在这里。我的问题是为什么我会收到这条消息,为什么我的情节在左侧看起来很奇怪。

是不是我的代码错了?

请您参考如下方法:

在几乎所有求根的情况下,一个好的初始猜测是必不可少的。有时最好的初始猜测实际上是错误的。这里就是这种情况。您的脚本的行为在答案中显示了意外的“尖峰”,可以通过绘制函数和绘制围绕这些尖峰找到的根来更深入地观察(嘿,你有一个 Python 控制台 - 这真的很容易)。
你会发现求解器返回的解是跳来跳去的,尽管这个函数看起来并没有什么不同。问题是您最初猜测的 0.0001 接近于函数的极小值,求解器无法弄清楚如何摆脱那里。将初始猜测值设置为 1.0(距离很远,但在函数的一个漂亮、简单的下降部分将直接指向根),结果是:

所以,三件事: 1. 求解器需要关爱和关注——他们很少会自动产生魔法。

  1. 有时,“正确”的初始猜测可能与您所知道的正确答案相去甚远,但求解者可以从容应对。

  2. 交互式 Python 控制台可让您快速查看正在发生的事情。使用它的力量!