一、问题的提出
求近似实根的步骤:
1.确定根的大致范围 —— 根的隔离.
根的隔离区间.
称为所求实间区间内的唯一实根.区
使所求的根是位于这个确定一个区间
],[
],[
ba
ba
问题,高次代数方程或其他类型的方程求精确
根一般比较困难,希望寻求方程近似根的有效计
算方法.
轴交点的大概位置.定出它与
的图形,然后从图上如图,精确画出
x
xfy )(?
2.以根的隔离区间的端点作为根的初始近似
值,逐步改善根的近似值的精确度,直至求得
满足精确度要求的近似实根.
常用方法 —— 二分法和切线法(牛顿法)
二、二分法
区间.即是这个根的一个隔离
,于是内仅有一个实根在=0且方程
,上连续,在区间设
],[
),()(
0)()(],[)(
ba
baxf
bfafbaxf
?
??;,那末如果 11 0)( ??? ??f
作法:
).(2],[ 11 ?? fbaba,计算的中点取 ??
,,)()( 1111 bbaaff ?? ?? 同号,那末取与如果
);(
2
1
0)()(
11
1111
abab
babfaf
???
????,且,即知由 ?
,,)()( 1111 ?? ?? baabff 同号,那末取与如果
);(211111 ababba ????? 及也有 ?
总之,
);(211111 ababba ?????? 且时,可求得当 1 ???
);(
2
1
)(
2
1
],[
222
22112
11
abab
baba
ba
???
???????? 且时,可求得当
复上述做法,作为新的隔离区间,重以
).(
2
1
,
abab
ban
nnn
nn
???
?? 且可求得次如此重复 ?
.小于
的近似值,那末其误差作为或如果以
)(
2
1
ab
ba
n
nn
?
??
例1
.10,
04.19.01.1
3
23
?
????
使误差不超过的实根的近似值
用二分法求方程 xxx
解,4.19.01.1)( 23 ???? xxxxf令
.),()( 内连续在显然 ????xf
,9.02.23)( 2 ???? xxxf?
.0)(,049.1 ?????? xf
,),()( 内单调增加在故 ????xf
如图
至多有一个实根.0)( ?? xf
,06.1)1(,04.1)0( ????? ff?
.]1,0[0)( 内有唯一的实根在?? xf
.]1,0[,1,0 即是一个隔离区间取 ?? ba
计算得,;1,5.0,055.0)(,5.0 1111 ?????? baf 故??;75.0,5.0,032.0)(,75.0 2222 ????? baf 故??;75.0,6 2 5.0,016.0)(,6 2 5.0 2333 ?????? baf 故??;6 8 7.0,6 2 5.0,00 6 2.0)(,6 8 7.0 4444 ????? baf 故??;6 8 7.0,6 5 6.0,00 5 4.0)(,6 5 6.0 5555 ?????? baf 故??;6 7 2.0,6 5 6.0,00 0 5.0)(,6 7 2.0 6666 ????? baf 故??;6 7 2.0,6 6 4.0,00 2 5.0)(,6 6 4.0 7777 ?????? baf 故??;6 7 2.0,6 6 8.0,00 1 0.0)(,6 6 8.0 8888 ?????? baf 故??;6 7 2.0,6 7 0.0,00 0 2.0)(,6 7 0.0 9999 ?????? baf 故??
.6 7 1.0,6 7 0.0,00 0 1.0)(,6 7 1.0 10101010 ????? baf 故??
.6 7 1.06 7 0.0 ??? ?
.10,671.0
,670.0
3?其误差都小于作为根的过剩近似值
作为根的不足近似值即
三、切线法
是根的一个隔离区间.
,内有唯一个的实根在=0则方程
上保持定号.在及且
,上具有二阶导数,在设
],[
),()(
],[)()(
0)()(],[)(
ba
baxf
baxfxf
bfafbaxf
?
???
??
定义 用曲线弧一端的切线来代替曲线弧,从
而求出方程实根的近似值,这种方法叫做切线
法(牛顿法).
如图,
.更接近方程的根比
轴的交点的横坐标线与
作切线,这切
那个端点(此端点记作
同号的在纵坐标与
?
01
00
)))(,(
)(
xx
x
xfx
xf ??
,0 ax ?令
).)(()( 000 xxxfxfy ????则切线方程为
A
B
x
y
o a b?1x
)(xfy ?
0)(,0)(
0)(,0)(
?????
??
xfxf
bfaf
作切线,在点 ))(,( 11 xfx
.)( )(
1
1
12 xf
xfxx
???得根的近似值
如此继续,得根的近似值
)1()( )(
1
1
1
?
?
? ???
n
n
nn xf
xfxx
.,)()(,0 bxxfbf ??? 可记同号与如果注意
,)( )(
0
0
01 xf
xfxx
???得令,0?y
A
B
x
y
o a b?1x
)(xfy ?
2x
例2
.10,
04.19.01.1
3
23
?
????
使误差不超过的实根的近似值
用切线法求方程 xxx
解,4.19.01.1)( 23 ???? xxxxf令
.0)1(,0)0(.]1,0[ ?? ff是一个隔离区间
上,如图,在 ]1,0[
,02.26)( ????? xxf
,09.02.23)( 2 ????? xxxf
同号,与 )()( xfxf ???,10 ?? x令
代入 (1),得 ;7 3 8.0)1( )1(11 ???? ffx;674.0)738.0( )738.0(738.02 ???? ffx;671.0)674.0( )674.0(674.03 ???? ffx;6 7 1.0)6 7 1.0( )6 7 1.0(6 7 1.04 ???? ffx 计算停止,
.10,671.0 3?其误差都小于得根的近似值为
四、小结
求方程近似实根的常用方法,
二分法、切线法(牛顿法)、割线法.
切线法实质,特定的迭代法.
求方程的根的 迭代法 是指由根的近似值出发,通过
递推公式将近似值加以精确化的反复演算过程,
基本思想, )(0)( xxxf ????
))( )()(( xf xfxx ????
优点,1,形式简单便于计算 ;2.形式多样便于选择,
练 习 题
.误差不超过
使法求这个根的近似值,唯一的实根,并用二分
内有在区间一、试证明方程
01.0
)1,0(0163 23 ???? xxx
.
过的近似根,使误差不超二、求方程
01.0
0133 ??? xx
练习题答案
.一,19.018.0 0 ?? x
.二,33.032.0 0 ?? x