利用二分法求方程的近似解习题及解题过程

综合作者 / 月后网 / 2026-05-18 05:25
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qq296127621,你好.

二分法的基本原理是连续函数的零点定理,表述及证明如下.

设函数f(x)在闭区间[a,b]上连续,且f(a)与 f(b)异号(即f(a)× f(b)<0),那么在开区间(a,b)内至少有函数f(x)的一个零点,即至少有一点ξ(a<ξ<b)使f(ξ)=0。 证明:不妨设f(a)<0,f(b)>0.令 E={x|f(x)<0,x∈[a,b]}. 由f(a)<0知E≠Φ,且b为E的一个上界,于是根据确界存在原理, 存在ξ=supE∈[a,b]. 下证f(ξ)=0(注意到f(a)≠0,f(b)≠0,故此时必有ξ∈(a,b).).事实上, (i)若f(ξ)>0,则ξ∈[a,b).由函数连续的局部保号性知 存在x1∈(ξ,b):f(x1)<0→存在x1∈E:x1>supE, 这与supE为E的上界矛盾; (ii)若f(ξ)<0,则ξ∈(a,b].仍由函数连续的局部保号性知 存在δ>0,对任意x∈(ξ-δ,ξ):f(x)>0→存在δ>0,对任意x∈E:x<ξ-δ, 这又与supE为E的最小上界矛盾。 综合(i)(ii),即推得f(ξ)=0。 我们还可以利用闭区间套定理来证明零点定理。

如果没学过高等数学理解不了上面的证明也没关系.只需要注意一条连续的线,一头在X轴上方,一头在下方,那么这个线至少穿过X轴一次.这个与X轴的交点就是方程的根.现在用实例来解答.

比如求 Y^3+Y-10=0的在区间Y[0,3]之间的根,先将Y=0代入方程左边,左边=-10,将Y=3代入左边,左边=20,这样已经创造出了一正一负,在0-3之间必有解,找中点.Y=1.5代入,如果是正,就保留负的那一头,如果是负就保留正的那一头,然后重复这一过程,不断找中点,只到等式左边接近或等于零,就解得了近似根或准确根.

希望我的回答对你有用.

用二分法求方程的近似解时,可以将区间端点作为零点的近似值,那到底是取哪个端点?

令 f(x)=2^x+x-4 ,

一、取 x1=1 ,x2=2 ,则 f(x1)=3-4= -1<0 ,f(x2)=4+2-4=2>0 ,根所在区间(x1,x2);

二、计算 x3=(x1+x2)/2=1.5 ,f(x3)=0.33>0 ,根所在区间(x1,x3);

三、计算 x4=(x1+x3)/2=1.3 ,f(x4)= -0.24<0 ,根所在区间(x4,x3);

四、计算 x5=(x4+x3)/2=1.4 ,f(x5)=0.04 ,

因此,方程的近似解为 x=1.4 。

用二分法求方程的近似解时如何判断大概范围

通常求近似解时都有要求精确到几位小数。

举个例子比如说精确到3位小数吧,

1)如果区间的两个端点经四舍五入后前三位小数都相同,则取其中任一个四舍五入即可。比如[1.23456, 1.23479]取为1.235

2)如果区间的两个端点的经四舍五入后前三位小数不相同,则需继续用二分法,使得其满足上面条件1)再取数即可。

希望能解决您的问题。

楼上说的很清楚,我补充一点

先举个例子:

F(x) = x^2 + 2*x + 1 = 0,抛物线开口向上,跟为-1,那么显然在区间(-2,2)内,该方程有解

如果用二分法的话,f(2) > 0, f(-2) > 0, f(2)*f(-2) > 0,判断结果是该区域无解

楼主应该发现,在所给定的范围一定要为该函数的单调区间,所以首先要通过求导判断出函数的单调区间,然后从单调区间的两头运用楼上的方法重复进行,以保证其准确度

什么叫大概范围?假如说这个区间(a, b)在一个单位长度范围内,那么他的限制条件为0 <= b - a <= 1

PS:二分法实际上是一个不断重复的过程,手动操作很麻烦,往往是通过计算机编程去计算,只要根值的误差范围给定,这个值是完全可以确定

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