Студопедия — Метод хорд
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Метод хорд






 

В этом методе нелинейная функция f(x) на отделенном промежутке

[ a, b ] заменяется хордой, проходящей через точки (a, f(a))и (b, f(b))

Рис.2.4. Метод хорд. Неподвижен правый конец промежутка b

Уравнение хорды: . Найдем точку пересечения хорды с горизонтальной осью. Полагая и , получим

.

Точку x1 принимаем за новую границу отрезка, где содержится корень. Через эту точку с координатами (x1, f(x1)) и соответствующую границу предыдущего интервала (b, f(b)) опять проводим хорду, находим и т.д., получая последовательность x1, x2, x3, …xn, …, сходящуюся к корню уравнения.

Вторая производная сохраняет постоянный знак на . Следовательно, возможны два случая. Если f(b)· f " (b)> 0, то хорда имеет правый фиксированный конец, причем последовательность x0, x1, …xn приближается к корню слева. За начальное приближение x0, естественно, берут a

; ; ;

.

 

 

Рис.2.5. Метод хорд. Неподвижен левый конец промежутка a

Если f(a)· f " (a)> 0, то хорда имеет левый фиксированный конец, причем последовательность x0, x1, …xn … приближается к корню справа. За начальное приближение x0, берут b

; ; ;

.

Для оценки точности можно воспользоваться формулой

,

где -точный корень, - приближенный корень, , на промежутке [ a, b ]. Считаем до тех пор пока, не выполнится условие . Если имеет место неравенство , то счет можно прекратить, когда.

Пример 2.4. Найти методом хорд корень уравнения x4-x-1=0

 

Решение находим, используя пакет Mathcad.

 

Функция монотонна на промежутках (-∞, 0.63), (0.63, ∞) и меняет на концах промежутков знак. Уравнение имеет два корня. Сузим промежутки отделения корней методом проб, т.е. подстановкой.

 

Первый корень принадлежит промежутку (-1, -0.5)

 

Второй корень принадлежит промежутку (1, 1.5)

 

Будем находить корень на промежутке (-1, -0.5)

 

 

Вторая производная всюду положительна, функция положительна в точке a = -1, значит, этот конец неподвижен.

 

-максимальное, a -минимальное значение модуля производной на промежутке

 

так как , множитель

нужно учитывать при оценке точности решения,

 

 

 

 

Нашли корень исходного уравнения с точностью .

 

Рис. 2.6. Вычисления в Mathcad, реализующие метод хорд для примера 2.4

 

2.2.3. Метод Ньютона – метод касательных

 

Пусть - корень уравнения отделен на отрезке , причем и непрерывны и сохраняют определенные знаки на этом же отрезке . Найдя какое-нибудь n-е значение корня (), уточним его по методу Ньютона. Для этого положим , где - считаем малой величиной. Разложим функцию f(x) в ряд Тейлора в окрестности точки x n по степеням h n. Тогда можно записать:

Ограничимся двумя членами ряда и так как , то:

.

Учитывая найденную поправку hn:, получим (n=0, 1, 2, …).

Рис.2.7 Метод касательных. Начальное приближение x0=b

По-другому этот метод называется методом касательных. Если в точке провести касательную к функции f(x), то ее пересечение с осью ОХ и будет новым приближением x1 корня уравнения

Хорошим начальным приближением является то значение, для которого выполнено неравенство . Погрешность вычислений Счет можно прекратить, когда

Теорема 2.2: Если , причем и отличны от нуля и сохраняют определенные знаки при , то, исходя из начального приближения , удовлетворяющего условию , можно вычислить методом Ньютона единственный корень уравнения с любой степенью точности.

 

Пример 2.5. Найти методом Ньютона корень уравнения x4-x-1 =0,

 

1-я производная
2-я производная положительна
один корень лежит на промежутке (-1.-0.5), второй на промежутке (1.1.5) Уточним левый корень методом Ньютона

 

 

 

 

 

Нашли корень исходного уравнения -0.7245 с точность 0.00007.

 

Рис. 2.8. Вычисления в Mathcad, реализующие метод касательных для примера 2.5

 







Дата добавления: 2014-11-12; просмотров: 6607. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...

Вычисление основной дактилоскопической формулы Вычислением основной дактоформулы обычно занимается следователь. Для этого все десять пальцев разбиваются на пять пар...

Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...

Кардиналистский и ординалистский подходы Кардиналистский (количественный подход) к анализу полезности основан на представлении о возможности измерения различных благ в условных единицах полезности...

СИНТАКСИЧЕСКАЯ РАБОТА В СИСТЕМЕ РАЗВИТИЯ РЕЧИ УЧАЩИХСЯ В языке различаются уровни — уровень слова (лексический), уровень словосочетания и предложения (синтаксический) и уровень Словосочетание в этом смысле может рассматриваться как переходное звено от лексического уровня к синтаксическому...

Плейотропное действие генов. Примеры. Плейотропное действие генов - это зависимость нескольких признаков от одного гена, то есть множественное действие одного гена...

Методика обучения письму и письменной речи на иностранном языке в средней школе. Различают письмо и письменную речь. Письмо – объект овладения графической и орфографической системами иностранного языка для фиксации языкового и речевого материала...

Концептуальные модели труда учителя В отечественной литературе существует несколько подходов к пониманию профессиональной деятельности учителя, которые, дополняя друг друга, расширяют психологическое представление об эффективности профессионального труда учителя...

Конституционно-правовые нормы, их особенности и виды Характеристика отрасли права немыслима без уяснения особенностей составляющих ее норм...

Толкование Конституции Российской Федерации: виды, способы, юридическое значение Толкование права – это специальный вид юридической деятельности по раскрытию смыслового содержания правовых норм, необходимый в процессе как законотворчества, так и реализации права...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.011 сек.) русская версия | украинская версия