目的: 在科学技术问题中,经常会遇到求解高次代数方程或其他类型方程的问题,要求出这类方程实根的精确值,往往比较困难,需要寻找方法来获取方程的近似解。
步骤:
①先画出复杂方程y=f(x)的大致图形,从图上定位出它与x轴的交点大概位置,这一步工作称为根的隔离,获取的区间[a,b]称为隔离区间。
②以根的隔离区间作为初始近似值,逐步改善其精确度,直至满足要求。
二分法,对分法
设f(x)在区间[a,b]上连续,f(a)*f(b)<0,且方程f(x)=0在(a,b)内仅有一个实根ε,于是[a,b]既是这个根的一个隔离区间。
取[a,b]的中点ε1=(a+b)/2,计算f(ε1)。
如果恰好f(ε1)=0,方程的根自然就是ε=ε1。
如果f(ε1)与f(a)同号,那么新a1=ε1,新b1=b,如果f(ε1)与f(b)同号,那么新a1=a,新b1=ε1,在新隔离区间再找。
重复以上步骤。
例1 求方程x^3 + 1.1x ^2+0.9x-1.4=0 实根的近似解
解: 令y=x^3+1.1x ^2+0.9x-1.4,画出图形:
肉眼大概看出隔离区间是[-1,1]。
①先令ε1=(a+b)/2=0,求出f(0)=-1.4 ,f(-1)=-2.2 ,同号,那么新a1=ε1=0,b1=b=1,隔离区间为[0,1]
②再令ε2=(a1+b1)/2=0.5,求出f(0.5)=-0.55,与f(a1)同号,那么新a2=ε2,b2=b=1,隔离区间为[0.5,1]
………………
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求出当ε10=0.670,f(ε10)=-0.002,满足近似条件。
切线法,牛顿迭代法
设f(x)在区间[a,b]上具有二阶导数,f(a)f(b)<0,且f’(