РефератыМатематикаПрПриближенное решение уравнений методом хорд и касательных

Приближенное решение уравнений методом хорд и касательных

Магнитогорский государственный технический университет


Приближенное решение уравнений методом хорд и касательных


Подготовил:
Григоренко М.В.


Студент группы ФГК-98


Магнитогорск –1999


Ведение


Для решения были предложены следующие уравнения:


x3
– 4x – 2 = 0 и 4x = cosx


При решении каждого уравнения вводится соответствующая функция (¦(x) = x3
– 4x – 2 и ¦(x) = 4x – cosx), а решениями уравнения являются нули соответствующей функции.


Следует отметить, что обе функции непрерывны и дважды дифференцируемы на всей области определения (–¥ ; ¥).


Необходимо найти приближенные решения уравнений с заданной точностью (0,001). С целью упростить работу (в частности, избавить человека от однотипных арифметических и логических операций) и обеспечить максимальную точность вычислениям, при решении данных уравнений была использована ЭВМ и программы на языке Turbo Pascal 7.0, созданные специально для решения данных задач.


Способ хорд


Теоретическая часть


Данный способ можно свести к следующему алгоритму:


1. Разделим всю область исследования (Df) отрезки, такие, что внутри каждого отрезка [x1
;x2
] функция монотонная, а на его концах значения функции ¦(x1
) и ¦(x2
) разных знаков. Так как функция ¦(x) непрерывна на отрезке [x1
;x2
], то ее график пересечет ось ОХ в какой либо одной точке между x1
и x2
.


2. Проведем хорду АВ, соединяющую концы кривой y = ¦(x), соответствующие абсциссам x1
и x2
. Абсцисса a1
точки пересечения этой хорды с осью ОХ и будет приближенным значением корня. Для разыскания этого приближенного значения напишем уравнение прямой АВ, проходящей через две данные точки A(x1
;¦(x1
)) и B(x2
; ¦(x2
)), в каноническом виде:


;


Учитывая, что y = 0 при x = a1
, выразим из данного уравнения a1
:



3. Чтобы получить более точное значение корня, определяем ¦(а1
). Если на данном отрезке мы имеем ¦(x1
)<0, ¦(x2
)>0 и ¦(a1
)<0, то повторяем тот же прием, применяя формулу (1) к отрезку [a1
;x2
]. Если ¦(x1
)>0, ¦(x2
)<0 и ¦(a1
)>0, то применяем эту формулу к отрезку [x1
;a1
]. Повторяя этот прием несколько раз, мы будем получать все более точные значения корня а2
, а3
и т.д.


Пример 1. x3
– 4x – 2
= 0


¦(x) = x3
– 4x – 2,


¦¢(x) = 3x2
– 4,


производная меняет знак в точках


¦¢(x) + – +


¦(x) х


функция ¦(x) монотонно возрастает при xÎ(–¥;] и при хÎ[;¥), и монотонно убывает при xÎ[;].


Итак,

функция имеет три участка монотонности, на каждом из которых находится по одному корню.


Для удобств дальнейших вычислений сузим эти участки монотонности. Для этого подставляем наугад в выражение ¦(х) наугад те или иные значения х, выделим внутри каждого участка монотонности такие более короткие отрезки, на концах которых функция имеет разные знаки:


¦(–2)= –2,


¦(–1)= 1,


¦(0)= –2,


¦(1)= –5,


¦(2)= –2,


¦(3)= 13.


Таким образом, корни находятся в интервалах


(–2;–1), (–1;0), (2;3).


Пункты 2 и 3 алгоритма выполняются при помощи ЭВМ (текст соответствующей программы приводится в Приложении 1) Программа выводит последовательность приближенных значений с увеличивающейся точностью для каждого из участков:






a1=-0.66667 при х1=-1.00000 и x2=0.00000


a2=-0.56250 при х1=-0.66667 и x2=0.00000


a3=-0.54295 при х1=-0.56250 и x2=0.00000


a4=-0.53978 при х1=-0.54295 и x2=0.00000


a5=-0.53928 при х1=-0.53978 и x2=0.00000


a6=-0.53920 при х1=-0.53928 и x2=0.00000


a7=-0.53919 при х1=-0.53920 и x2=0.00000


a8=-0.53919 при х1=-0.53919 и x2=0.00000




Для (–2;–1): Для (–1;0):

a1=-1.33333 при х1=-2.00000 и x2=-1.00000


a2=-1.55000 при х1=-2.00000 и x2=-1.33333


a3=-1.63653 при х1=-2.00000 и x2=-1.55000


a4=-1.66394 при х1=-2.00000 и x2=-1.63653


a5=-1.67195 при х1=-2.00000 и x2=-1.66394


a6=-1.67423 при х1=-2.00000 и x2=-1.67195


a7=-1.67488 при х1=-2.00000 и x2=-1.67423


a8=-1.67506 при х1=-2.00000 и x2=-1.67488


a9=-1.67511 при х1=-2.00000 и x2=-1.67506


a10=-1.67513 при х1=-2.00000 и x2=-1.67511


a11=-1.67513 при х1=-2.00000 и x2=-1.67513


для (2;3)


a1=2.13333 при х1=2.00000 и x2=3.00000


a2=2.18501 при х1=2.13333 и x2=3.00000


a3=2.20388 при х1=2.18501 и x2=3.00000


a4=2.21063 при х1=2.20388 и x2=3.00000


a5=2.21302 при х1=2.21063 и x2=3.00000


a6=2.21386 при х1=2.21302 и x2=3.00000


a7=2.21416 при х1=2.21386 и x2=3.00000


a8=2.21426 при х1=2.21416 и x2=3.00000


a9=2.21430 при х1=2.21426 и x2=3.00000


a10=2.21431 при х1=2.21430 и x2=3.00000


Приближенным значением корня уравнения на отрезке


(–2;–1) является x = –1,6751

Сохранить в соц. сетях:
Обсуждение:
comments powered by Disqus

Название реферата: Приближенное решение уравнений методом хорд и касательных

Слов:683
Символов:6287
Размер:12.28 Кб.