Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
МЕТОДИЧКА_числен_мет.DOC
Скачиваний:
75
Добавлен:
11.11.2019
Размер:
2 Мб
Скачать
☆

4.5. Метод Ньютона (метод касательных)

Выберем за начальное значение x0 тот конец отрезка, для которого знак функции f(x) совпадает со знаком ее второй производной f"(x). Положим для определенности, что f"(x)>0 при a x b и f(b)>0. Выберем, например, x0=b, для которого f(x0) f"(x0 )>0. Проведем касательную к кривой y=f(x) в точке B0 [x0, f(x0)]. В качестве первого приближения x1 корня возьмем абсциссу точки пересечения этой касательной с осью Ox (рис. 4.7) и т. д.

Приведем итерационные формулы метода Ньютона:

xn+1= xn- (n=0, 1, 2,…), x0=b.

Заметим, что если положить x0=a и, следовательно, f(x0) f"(x0)<0, то, проведя касательную к кривой y=f(x) в точке A[a, f(a)], мы получили бы точку , лежащую вне отрезка [a, b] (см. рис. 4.7).

Метод имеет квадратичную сходимость, то есть погрешность на (n+1) -й итерации пропорциональна квадрату погрешности на n -й итерации. Метод второго порядка точности.

Для оценки погрешности n-го приближения можно воспользоваться формулой:

| xn- |  или | xn- |  (xn - xn-1)2,

где m1 = min | f'(x)| , M2 =max| f"(x)| для всех x [a, b].

Если f"(x) не задан, то начальное приближение можно искать по формулам:

с=a -

4.6. Метод Ньютона модифицированный

Если производная f'(x) мало изменяется на отрезке [a, b], то в итерационной формуле Ньютона можно положить f'(xn ) f'(x0 ). Отсюда, для корня уравнения f(x)=0 получаем последовательные приближения

xn+1= xn- (n=0, 1, 2,…).

Геометрически этот способ означает, что мы заменяем касательные в точках Bn [xn, f(xn )] прямыми, параллельными касательной к кривой y=f(x), в ее фиксированной точке B0 [x0, f(x0 )] (рис. 4.8).

Этот метод обладает лишь линейной сходимостью, однако он весьма полезен, если f'(xn) сложна для вычислений.

4.7. Метод Чебышева

Приведем формулу третьего порядка точности:

xn+1= xn- (n=0, 1, 2,…) .

Задания

  1. Отделить корни уравнения f(x)=0 на заданном отрезке [a, b].

  2. Уточнить корни уравнения с заданной точностью всеми из предложенных выше методов.

Варианты уравнений

  1. x2 - x – 5=0

  2. x3 + 3 x + 1= 0

  3. x2 + 4 sin (x)= 0

  4. x lg (x) – 1,2= 0

  5. x2 – sin (x) = 0,25

  6. - cos (0,387 x)= 0

  7. tg (0,4 x + 0,4) = x2

  8. x3 - 20 sin (x) = 0

  9. x3 + 3 x2 + 6 x –1= 0

  10. 3 x – cos (x) –1= 0

  11. 2 lg( x) - + 1= 0

  12. x3 - x - 3= 0

  13. ctg (x) - = 0

  14. x3 – 6 x– 8 =0

  15. (0,2 x)3-cos (x)=0

  1. x-10 sin (x)=0

  2. 2-x - sin (x)=0

  3. 2x -2 cos (x)=0

  4. lg (x+5 ) –cos (x)=0

  5. x sin (x)-1=0

  6. 8 cos (x)-x-6=0

  7. 10 cos (x)-0,1 x2=0

  8. 2 lg (x+7)-5 sin (x)=0

  9. 4 cos (x)+0,3 x=0

  10. x4 + 2 x3 - 24,1 - 13 x2 – 14,2 x=0

  11. 2 x 2 -5 - 2x=0

  12. 0,5 x2 - 10 + 2-x=0

  13. 4 x 4- 6,2 – cos (0,6 x)=0

  14. 3 sin (8 x )- 0,7 x + 0,9=0

  15. 1,2 - ln (x) – 4 cos (2 x)=0

  16. ln (x+6,1 )- 2 sin (x-1,4)=0

  17. ex - 1/x =0

  18. tg (0,58 x + 0,1) = x2