В этом методе нелинейная функция f(x) на отделенном промежутке
[ a,b ] заменяется хордой, проходящей через точки (a,f(a))и (b,f(b))
Рис.2.4. Метод хорд. Неподвижен правый конец промежутка b
Уравнение хорды: . Найдем точку пересечения хорды с горизонтальной осью. Полагая и , получим
.
Точку x1 принимаем за новую границу отрезка, где содержится корень. Через эту точку с координатами (x1,f(x1)) и соответствующую границу предыдущего интервала (b,f(b)) опять проводим хорду, находим и т.д., получая последовательность x1,x2,x3,…xn,…, сходящуюся к корню уравнения.
Вторая производная сохраняет постоянный знак на . Следовательно, возможны два случая. Если f(b)·f "(b)>0, то хорда имеет правый фиксированный конец, причем последовательность x0,x1,…xn приближается к корню слева. За начальное приближение x0, естественно, берут a
; ; ;
.
Рис.2.5. Метод хорд. Неподвижен левый конец промежутка a
Если f(a)·f "(a)>0, то хорда имеет левый фиксированный конец, причем последовательность x0,x1,…xn … приближается к корню справа. За начальное приближение x0, берут b
|
|
; ; ;
.
Для оценки точности можно воспользоваться формулой
,
где -точный корень, - приближенный корень, , на промежутке [ a,b ]. Считаем до тех пор пока, не выполнится условие . Если имеет место неравенство , то счет можно прекратить, когда.
Пример 2.4. Найти методом хорд корень уравнения x4-x-1=0
Решение находим, используя пакет Mathcad.
Функция монотонна на промежутках (-∞, 0.63), (0.63, ∞) и меняет на концах промежутков знак. Уравнение имеет два корня. Сузим промежутки отделения корней методом проб, т.е. подстановкой.
Первый корень принадлежит промежутку (-1,-0.5)
Второй корень принадлежит промежутку (1,1.5)
Будем находить корень на промежутке (-1,-0.5)
Вторая производная всюду положительна, функция положительна в точке a = -1, значит, этот конец неподвижен.
-максимальное, a -минимальное значение модуля производной на промежутке |
так как , множитель
нужно учитывать при оценке точности решения,
Нашли корень исходного уравнения с точностью .
Рис. 2.6. Вычисления в Mathcad, реализующие метод хорд для примера 2.4