Python实现cos(x)有限差分的步长逐次减半迭代功能求助

你编写的while循环仅执行了h逐次减半的操作，没有将有限差分计算、绘图的逻辑放入循环体的缩进块中，因此循环结束后只会执行一次计算，无法输出每个步长对应的差分结果。

• 首先补全自变量x的定义，示例中我们取0到2π区间的均匀采样点，可直接替换为你自己的x数组
• 将差分计算、绘图逻辑全部放入while循环的缩进块内，确保每次h更新后都执行对应计算
• 可通过调整曲线透明度、设置图例标注步长值，区分不同步长下的计算结果

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

f = lambda x: np.cos(x)
# 预先定义自变量x的采样数组，可根据需求修改
x = np.linspace(0, 2 * np.pi, 1000)
h = 5
plt.figure(figsize=(10, 6))

while h > 0.0005:
    # 前向有限差分
    dff_forward = (f(x + h) - f(x)) / h
    plt.plot(x, dff_forward, '-b', alpha=0.5, label=f'FFD_h={h:.4f}')
    # 后向有限差分
    dff_backward = (f(x) - f(x - h)) / h
    plt.plot(x, dff_backward, '-r', alpha=0.5, label=f'BFD_h={h:.4f}')
    # 中心有限差分
    dff_central = (f(x + h) - f(x - h)) / (2 * h)
    plt.plot(x, dff_central, '-g', alpha=0.5, label=f'CFD_h={h:.4f}')
    # 步长减半
    h = h / 2

# 全局绘图配置
plt.xlabel('x')
plt.ylabel('导数近似值')
plt.legend(bbox_to_anchor=(1.05, 1), loc='upper left')
plt.grid()
plt.tight_layout()
plt.show()

如果需要单独查看每个步长的差分结果，将plt.show()语句移动到while循环的缩进块内部即可，每次步长计算完成后会单独弹出对应画布。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者gtl533