СВЕТ: СПАСИБО
01-12-2023
Читать статью
Калужский Александр: Задача про Цаплю: https://www.youtube.co..
24-11-2023
Сергей: спасибо большое
Привет! Сегодня посмотрим, как приближённо решать уравнения с помощью метода касательных (алгоритма Ньютона).
И напишем программу на языке программирования C#.
Пусть дано нелинейное уравнение: f(x) = 0 (Если уравнение будет линейное, то невозможно будет провести касательную). Метод касательных поможет приближённо найти корень уравнения на отрезке [a, b], при условии, что функция непрерывна на замкнутом интервале [a, b], и корень на этом отрезке только один! А так же функция не меняет свою вогнутость или выпуклость (постоянный знак второй производной) и не имеет экстремумов (первая производная не равна нулю) на отрезке [a, b].
Графически функция может выглядеть следующим образом:
Т.е. самая стандартная функция.
Графическая интерпретация метода Ньютона:
От x0 узнаём значение функции. В этой точке проводим касательную. Касательная пересекает ось X, и мы получаем новую точку x1. И начинаем всё сначала. Числа x0, x1, x2 и т.д. приближаются к корню уравнения.
Выведем формулу для xn.
Приравняем к нулю (пересечение с осью X) и выразим x.
Погрешность данного метода ε > |xn+1 - xn|. Причём самая первая точка x0 не берётся во внимание при определении погрешности. Т.е. если |xn+1 - xn| меньше, чем заданное значение ε, то можно прекращать вычисления.
За саму первую точку x0 берут либо начало отрезка a, либо конец отрезка b. Это зависит от возрастания или убывания функции, а так же, в какую сторону выпукла функция.
Удобно пользоваться правилом:
Для примера, найдём положительный корень уравнения: x2 = 2
Определим отрезок [1, 2], где будем искать корень.
Определим корень уравнения с точностью до ε=0.001 на языке программирования C#.
using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; using System.Threading.Tasks; namespace ConsoleApp64 { class Program { static void Main(string[] args) { double x0, xn, xnp1, e; e = 0.001; x0 = 2; xn = x0 - (Math.Pow(x0, 2)-2)/(2*x0) ; xnp1 = xn - (Math.Pow(xn, 2)-2)/(2*xn); while (xn - xnp1 >= e) { xn = xnp1; xnp1 = xn - (Math.Pow(xn, 2)-2) / (2 * xn); } Console.WriteLine("{0:0.000}", xnp1); } } }
Т.к. x0 - не участвует при вычислении погрешности, то мы в начале до цикла while вычисляем xn и xn+1 (xnp1). Т.к. тип данных double, то чтобы возвести число в степень, используем специальную функцию Math.Pow(). В условии цикла while мы используем разницу без модуля, потому что мы идём от правого конца отрезка, и xn всегда больше, чем xnp1.