20479

Графічний метод відокремлення коренів

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

Найчастіше в додатках використовуються трансцендентні рівняння. Для відокремлення коренів можна ефективно використати ЕОМ. Проте слід пам’ятати що дане твердження справедливе лише за умов монотонності на заданому відрізку і виборі достатньо малого кроку приросту аргументу з врахуванням характеристик. Слід аналізувати три можливості що можуть виникнути а саме: Якщо рис.

Украинкский

2013-07-25

39.5 KB

3 чел.

Графічний метод відокремлення коренів.

Корінь рівняння  число, яке після підстановки його в рівняння замість невідомого обертає рівняння в тотожність. Знаходження коренів рівнянь – одна з найдавніших математичних проблем, яка не втратила актуальності в наш час.

Найчастіше в додатках використовуються трансцендентні рівняння. Нерідко розв’язується задача про знаходження всіх коренів алгебраїчного многочлена.

Процес відокремлення коренів полягає в тому, щоб встановити розміщення «тісних» проміжків, на яких знаходиться лише один корінь рівняння. Розглянемо два найбільш поширені методи: Графічний метод відокремлення коренів полягає в тому, що коренем є точка перетину графіка з віссю ОХ. Достатньо побудувати графік і відмітити на ОХ відрізки, що містять один корінь. Для відокремлення коренів можна ефективно використати ЕОМ. В цьому випадку до уваги береться умова, що на досліджуваному відрізку функція неперервна. Починаючи з точки x_0 і рухаючись вправо заданим кроком. Як тільки знайдеться пара сусідніх значень, що мають різні знаки (сама функція на цьому відрізку монотонна), значення аргументу (попереднє і наступне) можна вважати кінцями відрізка, який містить корінь. В даному випадку слід взяти до уваги, що надійність запропонованого методу суттєво залежить від вибору довжини кроку. Дійсно, якщо при досить малому кроку на кінцях відрізка функція набуває значення одного знаку, природно очікувати, що рівняння коренів не має. Проте слід пам’ятати, що дане твердження справедливе лише за умов монотонності на заданому відрізку і виборі достатньо малого кроку приросту аргументу з врахуванням характеристик.

Метод ділення відрізка навпіл (метод дихотомії, або метод Больцано).

Алгоритм методу.

Одним з ітераційних методів є метод ділення відрізка навпіл (дихотомії).

Теоретичне обґрунтування методу

Теорема Больцано-Коші: Якщо функція f(x) на кінцях приймає значення різних знаків: f(a)*f(b)<0, то тоді є таке значення x=c, що f(c)=0; c([a,b], причому корінь буде єдиним, якщо похідна на розглянутому інтервалі не знак.

На першому етапі повинен бути знайдений відрізок такий, що. Оскільки графік неперервної функції є неперервним, перетинає вісь в точці, яка належить зазначеному інтервалу.

(а) якщо f(a) та f(с) мають протилежні знаки, то виконувати стискання справа. (b) якщо f(a) та f(с) мають протилежні знаки, то виконувати стискання зліва.

Метод ділення навпіл зсовує крайні точки все ближче ближче, до тих пір поки на інтервалі не отримаємо якзавгодно малий відрізок, який містить нульфункції. Вірішуючим кроком процесу ділення інтервалу навпіл є вибір середньої точки. Слід аналізувати три можливості, що можуть виникнути, а саме: Якщо (рис.) та (рис.) мають різні знаки, нуль лежить на інтервалі (рис.) Якщо (рис.) та (рис.) мають знаки, нуль лежить на інтевалі (рис.) Якщо (рис.) отже, нулем точка з абсцисою (рис.) В будь-якому з двох перших випадків ми розглядаємо половину інтервала як початковий інтервал, який містить корінь, «стискаємо» його. Продовжуємо процес до тих пір, поки інтервал не стане настільки малим, наскільки необхідно. Таким чином, процес ділення навпіл включає послідовність вкладених інтервалів середніх точок. Побудована послідовність (рис.) (рис.) збіжна при (рис.) до (рис.) Теорема (про ділення відрізка пополам): Припустимо, що (рис.) таке число (рис.) що (рис.) Якщо (рис.) та (рис.) мають знаки (рис.) предавляє послідовність середніх точок, отриманих результаті ділення пополам, то (рис.) для (рис.) значить послідовність (рис.) збігається до нуля (рис.) тобто (рис.) Доведення: оскільки нуль функції середня точка належать інтервалу (рис.) відстань ними не може бути більшою подовини довжини цього інтервалу. Тому (рис.) для всіх (рис.)

Слід мати на увазі, що настуані один за одним інтервали утворюють послідовність (рис.) (рис.) Методом математичної нескладно довести істинність формули (рис.) для всіх (рис.) Таким чином, можна зробити висновок, що кількість ітерацій. необхідно провести для знаходження наближеного кореня рівняння (2.1) з заданою точністю ( задовольняє співвідношенню (рис.) де [c] ( ціла частина числа c. Серед переваг даного методу слід відзначити простоту та надійність. Послідовність наближень збігається до кореня (рис.) для довільних неперервних функцій f(x).

До недоліків можна віднести невисоку швидкість збіжності методу (збіжність цього методу знаменником (рис.) та неможливість безпосереднього узагальнення методу на системи нелінійних рівнянь. Розглянутий метод можна використовувати як метод розв’язування рівняння заданою точністю. По суті досить трудомістким, але його можна успішно використовувати на ЕОМ.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

25106. Любов 35 KB
  Любов – це завжди подія не залежна від людини. Любов не надається моральним оцінкам. Сенсом людської любові взагалі є виправдання і спасіння індивідуальності через жертву егоїзму. Любов – це самовіддача подолання егоїзму.
25107. Российское общество начала XX в. 658.5 KB
  Население России в 1897 г. Смертность населения в России была одной из самых высоких в Европе. Сословия России В начале XX в. Дворян в России называли благородным сословием.
25108. Советско-германский договор о ненападении (август 1939 г.). Советско-финская война 606.5 KB
  в Москве проходили переговоры представителей СССР и англофранцузского блока. Одновременно СССР вел переговоры с Германией. СССР объявил о своём нейтралитете. Кроме того в соответствии с секретным соглашением с Германией СССР получил возможность передвинуть на запад собственные границы.
25109. Ранняя история славянских народов; выделение восточного славянства 335.5 KB
  говорится о том что киевский князь Владимир Святославич захватив Киев и начав в нём княжить ещё до крещения Руси поставил на Горе недалеко от княжеского дворца деревянные идолы богов: Перуна Хорса Дажьбога Стрибога Симергла и Макоши. Языческая религия постепенно переставала быть связующим звеном между различными социальными группами в Киевской Руси Рано или поздно она должна была уступить место другой религии которая могла бы в той или иной мере удовлетворить интересы всех социальных прослоек. Всю культуру Киевской Руси...
25110. Эпоха царя Ивана Грозного. Россия в XVI–начале XVII в. 372.5 KB
  в России было 160 городов. Обмен продуктами в России совершался на основе географического разделения труда. С Востока в России поступали китайские ткани фарфор драгоценности. в России уже было 25 000 стрельцов.
25111. Пётр I и политическая борьба 80-х годов XVII в. 424.5 KB
  Возглавлял правительство фаворит Софьи князь Василий Голицын широко образованный человек полиглот книжник сторонник сближения России с Западом. Есть сведения что князь хотел отменить крепостное право в России. Голицын предпринял два Крымских похода которые окончились неудачно и стоили России людских потерь и огромных затрат. или время петровских реформ это переломная эпоха в истории России.
25112. Экономическое, социальное и политическое развитие России в начале XIX в. 642 KB
  Социальносословный и национальный состав населения России К началу XIX в. При Екатерине Великой к России отошли Правобережная Украина Белоруссия Литва часть Польши Новороссия земли по Кубани и Тереку Камчатка Приморье Аляска чуть позже Восточная Грузия. Быстро росло население России.
25113. Свойства алгоритма 34 KB
  Выполнение алгоритма разбивается на последовательность законченных действийшагов. Это свойство алгоритма называется дискретностью. Произвести каждое отдельное действие исполнителю предписывает специальное указание в записи алгоритма называемое командой.
25114. Способы описания алгоритм 36 KB
  Табличный – служит для представления алгоритма в форме таблицы и расчётных формул. С другой строны в псевдокоде используются некоторые формальные конструкции и математическая символика что приближает запись алгоритма к общепринятой математической записи. В псевдокоде не приняты строгие синтаксические правила для записи команд присущие формальным языкам что облегчает запись алгоритма на стадии его проектирования и дает возможность использовать более широкий набор команд рассчитанный на абстрактного исполнителя.