3.2 Численные методы решения нелинейных уравнений
3.2.1 Метод половинного деления.
Постановка
задачи. Дано нелинейное уравнение
,
где функция
определена и непрерывна для всех
,
причем функция меняет знак на концах
этого отрезка, т.е.
.
Найти приближенное
решение данного уравнения
с точностью
,
а так же необходимое для этого число
разбиений отрезка
.
Приближенное
решение
и погрешность приближения
находятся по следующей схеме:
,
,
;
где
,
удовлетворяет условиям
,
;
из последнего определяется число
разбиений отрезка
.
Необходимым и достаточным условием корректности вычислительного алгоритма численного решения уравнения F(x)=0 на отрезке [a; b] методом половинного деления является условие F(a)· Fb) < 0.
3.2.2 Метод хорд.
Постановка задачи. Дано нелинейное уравнение , где функция определена и непрерывно-дифференцируема для всех , причем функция меняет знак на концах этого отрезка, т.е. .
Найти приближенное решение данного уравнения с точностью .
Приближенное решение и погрешность приближения находятся по следующей схеме:
если
на
,
то
,
,
;
если
на
,
то
,
,
.
Приближенное решение и погрешность приближения :
,
.
3.2.3 Метод Ньютона (метод касательных).
Постановка задачи. Дано нелинейное уравнение , где функция определена и непрерывно-дифференцируема для всех , причем функция меняет знак на концах этого отрезка, т.е. .
Найти приближенное решение данного уравнения с точностью .
Приближенное решение и погрешность приближения находятся по следующей схеме:
,
;
если на , то ;
если на , то .
Приближенное решение и погрешность приближения :
, .
3.2.4 Метод итерации.
Постановка задачи. Дано нелинейное уравнение, где функция определена и непрерывно-дифференцируема для всех , причем функция меняет знак на концах этого отрезка, т.е. .
Найти приближенное решение данного уравнения с точностью .
Приближенное решение и погрешность приближения находятся по следующей схеме:
уравнение приводится к виду
,
где функция
удовлетворяет условиям:
,
дифференцируема на данном отрезке и
;строится итерационная последовательность вида
,
,
где
выбирается произвольно из данного
отрезка, например,
;полагая
приближенное значение корня
,
для погрешности получим
,
а так как по условию
,
то итерационный процесс продолжим до
выполнения условия
,
при этом приближенное значение корня
определяется как
.
Приближенное решение и погрешность приближения :
,
.
3.2.5 Метод хорд и касательных.
Постановка задачи. Дано нелинейное уравнение, где функция определена и непрерывно-дифференцируема для всех , причем функция меняет знак на концах этого отрезка, т.е. .
Найти приближенное решение данного уравнения с точностью .
Приближенное решение и погрешность приближения находятся по следующей схеме:
если на , то
,
,
,
,
;
если на , то
,
,
,
,
.
Приближенное решение и погрешность приближения :
,
.