求过程。解方程过程

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在使用二分法求方程的近似解过程中,已确定方程x3=3x-1一根x0∈(0,1),则再经过两次计算后,x0所在的开区间为______.
题型:填空题难度:中档来源:不详
令f(x)=x3-3x+1则f(0)=1>0,f(1)=-1<0,第一次运算后,可得f(12)=-38<0,即x0所在的开区间为(0,12)第一次运算后,可得f(14)=1764>0,即x0所在的开区间为(12,14)故答案为:(12,14)
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据魔方格专家权威分析,试题“在使用二分法求方程的近似解过程中,已确定方程x3=3x-1一根x0∈(0..”主要考查你对&&用二分法求函数零点的近似值&&等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下:
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因为篇幅有限,只列出部分考点,详细请访问。
用二分法求函数零点的近似值
二分法的定义:
对于区间[a,b]上连续不断,且f(a)·f(b)<0的函数y=f(x),通过不断把函数f(x)的零点所在的区间一分为二,使区间的两个端点逐步逼近零点,进而得到零点近似解的方法叫做二分法。
给定精确度ξ,用二分法求函数f(x)的零点的近似值的步骤:
(1)确定区间[a,b],验证f(a)·f(b)<0,给定精确度ξ; (2)求区间(a,b)的中点x1; (3)计算f(x1), ①若f(x1)=0,则就是函数的零点; ②若f(a)·f(x1)<0,则令b=x1(此时零点x0∈(a,x1)); ③若f(x1)·f(b)<0,则令a=x1(此时零点x0∈(x1,b)); (4)判断是否达到精确度ξ,即若|a-b|<ξ,则达到零点近似值a(或b);否则重复(2)-(4)。 利用二分法求方程的近似解的特点:
(1)二分法的优点是思考方法非常简明,缺点是为了提高解的精确度,求解的过程比较长,有些计算不用计算工具甚至无法实施,往往需要借助于科学计算器.(2)二分法是求实根的近似计算中行之有效的最简单的方法,它只要求函数是连续的,因此它的使用范围很广,并便于在计算机上实现,但是它不能求重根,也不能求虚根。&关于用二分法求函数零点近似值的步骤应注意以下几点:
①第一步中要使区间长度尽量小,f(a),f(b)的值比较容易计算,且f(a).f(b)&0;②根据函数的零点与相应方程根的关系,求函数的零点与求相应方程的根是等价的,对于求方程f(x)=g(x)的根,可以构造函数F(x)=f(x)-g(x),函数F(x)的零点即为方程f(x)=g(x)的根;③设函数的零点为x0,则a&x0&b,作出数轴,在数轴上标出a,b,x0对应的点,如图,所以0&x0-a&b-a,a一b&x0-b&0.由于|a -b|&ε,所以|x0 -a|&b-a&ε,|x0 -b|&|a -b|&ε即a或b作为函数的零点x0的近似值都达到给定的精确度ε&&&&④我们可用二分法求方程的近似解.由于计算量大,而且是重复相同的步骤,因此,我们可以通过设计一定的计算程序,借助计算器或计算机完成计算.
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与“在使用二分法求方程的近似解过程中,已确定方程x3=3x-1一根x0∈(0..”考查相似的试题有:
278504563668621515334270248975402870(x-50)/x=450/600 解方程 求检验的步骤
X-50=(450/600)X
X-(3/4)X=50
(1/4)X=50
X=200把X=200代入方程得,左边=150.右边=150、因为左边=右边,所以X=200是原方程的解.求采纳!
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求取多解的非线性代数方程所有数值解的方法
一些非线性方程在实数范围内存在多解,本帖要讨论的正是求得所有的这些解的方法。多解方程,其解的个数不同,求解难度也不同,本帖将针对解个数较少和解个数较多的两种情况,各举一例进行讨论,并提出相应的方法和代码,作者希望本帖提出的方法和代码能具有较强的普适性。
本帖所采用软件及其版本:
(1)1stOpt 1.5
(2)MATLAB 2010a
(3)Maple 18
1. 解个数较少的情况
例:求出如附图1所示方程的全部解(方程出处:http://emuch.net/bbs/viewthread.php?tid=9911763&fpage=1)。
具体步骤如下:
步骤1:画出方程图形,直观上确定解的个数
为了画出方程图形,首先须正确输入该方程,如果输入的原始方程都是错误的,就更不用谈结果的正确性。
因此,在步骤1中还包括一个方程输入预检验的步骤。
步骤1.1:方程输入预检验
根据附图1,可将原始方程写为:
y=(25-(3/25)*k)^2-9.8*k*tanh((1/10)*k)*(1+(0.125e-2*(8+cosh(.4*k)-2*tanh(.1*k)^2))/sinh(.1*k)^4)
由于待求解方程形式较为复杂,须检查方程的输入是否正确。这里用到的软件是Maple,利用该软件强大的二维显示功能,可判断方程输入的正误。
将上述方程在Maple中的显示结果如附图2所示。
仔细比对可知,原方程输入无误。
步骤1.2:方程图形绘制
绘制原方程的图形曲线时,横轴坐标的范围尽量大一些;同时绘制出直线y=0,该直线与原方程曲线的交点,即为方程的解。
对于本例,MATLAB代码如下:
n=5000;& &
k=linspace(-,n);
y=(25-(3/25)*k).^2-9.8*k.*tanh((1/10)*k).*(1+(0.125e-2*(8+cosh(.4*k)-2*tanh(.1*k).^2))./sinh(.1*k).^4);
plot(k,y,'b',,,'r'),axis();
上述代码中,n表示绘图时散点的个数,n应当取为较大的数值,以防止漏解。
上述代码结果如附图3所示。从附图3中可见,原方程在k&100,以及k=1000附近存在两个解;此外,仔细观察可见,在k=0左右的细微局部也存在解,将此局部放大如附图4,可见在这细微局部内,存在两个解。
步骤2:求解
对于这种方程,MATLAB的fsolve函数可高效求解,根据步骤1.2中的分析,初值选为-0.1,0.1,100和1000,具体代码如下:
format long
=fsolve(@(k) (25-(3/25)*k).^2-9.8*k.*tanh((1/10)*k).*(1+(0.125e-2*(8+cosh(.4*k)-2*tanh(.1*k).^2))./sinh(.1*k).^4),&&)
计算结果:
&&1.0e+003 *
&&-0.465& &0.224& &0.158& &1.630
&&1.0e-010 *
&&-0.216&&-0.216& &0.319& &0.878
至此,用MATLAB求得了原方程全部4个解。
当然,上述求解过程也可用1stOpt实现,根据步骤1.2中的分析,通过限定未知数k取值范围的办法,可同样求解4个解,具体的代码有4段,分别如下:
限定k小于0:
Function (25-(3/25)*k)^2-9.8*k*tanh((1/10)*k)*(1+(0.125e-2*(8+cosh(.4*k)-2*tanh(.1*k)^2))/sinh(.1*k)^4);
计算结果:
目标函数值: 1.16E-13
Function (25-(3/25)*k)^2-9.8*k*tanh((1/10)*k)*(1+(0.125e-2*(8+cosh(.4*k)-2*tanh(.1*k)^2))/sinh(.1*k)^4);
计算结果:
目标函数值: 1.16E-13
Function (25-(3/25)*k)^2-9.8*k*tanh((1/10)*k)*(1+(0.125e-2*(8+cosh(.4*k)-2*tanh(.1*k)^2))/sinh(.1*k)^4);
计算结果:
目标函数值: 0
限定k&500:
Function (25-(3/25)*k)^2-9.8*k*tanh((1/10)*k)*(1+(0.125e-2*(8+cosh(.4*k)-2*tanh(.1*k)^2))/sinh(.1*k)^4);
计算结果:
目标函数值: 1.86E-12
2. 解个数较多的情况
对于解个数较多的情况,采用上述人工选取初值点的办法将比较低效而且容易漏解,举例如下:
求方程:y=sin(10*x)-log10(x) 的全部解(方程出处:http://emuch.net/bbs/viewthread.php?tid=9425648&fpage=1)。
由于原方程形式很简单,无需进一步检查方程输入的正误,采用MATLAB可绘制该方程在范围内的图形(由于方程中对数的存在,x&0时,不存在实数解,故x&0的情况毋须考虑),代码如下,结果如附图5所示。
x=linspace(0,100,n);
y=sin(10*x)-log10(x);
plot(x,y,'b',,,'r');
由附图5可见,尽管原方程的曲线在纵轴方向剧烈震荡,但在之外的范围不存在解,因此可进一步绘制范围内的图形,如附图6所示。可看到,该方程解的个数极多,采用上述人工选取初值点的方法就难以实施了。对于这种情况,作者的思路是这样的:从图形上至少能观察到这些解大概的取值范围,在这取值范围之内广“撒网”,取足够多的初值,求出来的结果就能遍历全部解。当然由于选取初值的个数大于解的个数,求出来的结果中肯定会有重复的,在代码中加一段去重的函数,即可将所有解求出来,具体的MATLAB代码如下:
x=fsolve(@(x) sin(10*x)-log10(x),linspace(0.2,9.7,100));
x=round(1e6*x)/1e6;
x_answer=unique(x)
计算结果:
x_answer =
&&Columns 1 through 13
& & 0.3601& & 0.6064& & 0.9449& & 1.2669& & 1.5516& & 1.9135& & 2.1649& & 2.5552& & 2.7814& & 3.1945& & 3.3997& & 3.8322& & 4.0192
&&Columns 14 through 26
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&&Columns 27 through 31
& & 8.3649& & 8.9219& & 8.9842& & 9.5621& & 9.6007
至此,求得了原方程全部的31个解(如果有兴趣数一下附图6中红线和蓝线交点的个数,会发现交点个数正是31)。
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1、理解一元二次方程求根公式的推导过程。2、了解公式法的
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