Найти корни кубического уравнения
(1)
а) Пусть требуется найти решение с помощью методов символьной математики.
Открываем рабочий лист и записываем многочлен из уравнения (1)
Выделяем в этом многочлене в любом члене один символ – переменную – путем перетаскивания курсора. Открываем меню "Символ", подменю "Переменные" (Variable), щелчок по опции "Вычислить".
На рабочем листе появляется результат, записанный в форме вектора
б) Решение путем обращения к встроенной функции.
Вновь записываем многочлен из уравнения (1):
Выделяем в этом многочлене в любом члене один символ переменной – путем протаскивания курсора, например, у затемняем . Записываем вектор коэффициентов многочлена, для чего открываем меню "Символ", щелчок по опции "Коэффициенты" (Polynomial Coefficients).
Перед вектором вставляем его имя . Получаем результат:
Следует отметить, что при отсутствии какого-либо члена, соответствующий ему коэффициент принимается равным 0.
Обращаемся к пиктограмме "Встроенная функция f(x)" на второй строке текстового окна – стандартной линейке. На появившемся после щелчка диалоговом окне в разделе "Категория функций" выбираем строку с надписью "Решение", а в разделе "Название функции" - polyroots (корни полинома).
|
|
После нажатия на кнопку "ОК" или "Вставить" на рабочем листе появляется название данной функции В скобки вписываем имя вектора коэффициентов V и вводим знак "=" После ввода знака равенства получаем результат в виде вектора:
Точность полученного результата устанавливаем путем открытия меню "Формат", полменю "Результат" и выбора требуемого числа десятичных знаков в открывшемся окне.
Проводим проверку (check-up) полученных результатов. Для этого последовательно при каждом из полученных значений корня х, (переносим их методом копирования) вычисляем значение многочлена F(x). Близость к нулю действительной и мнимой частей Г(х) указывает на правильность полученных результатов
в) Записать произвольно любое алгебраическое уравнение третьей степени и найти его корни двумя методами.
4.3 Изучение способов определения корней трансцендентных уравнений.
В среде MathCAD возможны два способа нахождения корней трансцендентных уравнений:
· с помощью методов символьной математики согласно правилу 6;
· с помощью встроенной функции root в подменю f(x) меню «Вставка» согласно правилу 2.
Рассмотрим применение обоих методов на примере нахождения корней уравнения:
Общим для нахождения корней является только графический метод, состоящий в построении графика функции F(x).
|
|
Точки пересечения построенного графика с осью абсцисс и есть искомые действительные корни уравнения.
Поскольку неизвестно решение (значения х, при которых F(x) =0), то строим его график с целью приблизительного определения искомого действительного решения.
х:= -10 … +10
Рис. 4.3.1 Графическое решение
Из графика видно, что это решение, определяемое как точка пересечения графика с осью абсцисс, лежит в промежутке значений х = 2…3.
Решение по правилу 6
Записываем многочлен из уравнения (6.4):
Выделяем (затемняем ■) в этом многочлене в любом месте символ переменной х – путем протаскивания курсора.
Открываем меню «Символ», подменю «Переменные» и делаем щелчок по опции «Вычислить».
На рабочем листе получается результат:
Решение по правилу 2:
Записываем уравнение:
Вводим любое имя искомого решения и знак присвоения, например:
r:=,
после которого размещаем красный визир ±.
Обращаемся к пиктограмме «Встроенная функция f(x)» на 2-ой строке текстового окна – стандартной линейке.
На появившемся после щелчка диалоговом окне в разделе «Категория функций» выбираем строку с надписью «Решение», а в разделе «Название функций» - root (корни). После нажатия на кнопку «ок» или «Вставить» на рабочем листе появляется название данной функции с четырьмя черными прямоугольниками, которые следует заполнить:
r:= root (■, ■, ■, ■)
В первое окошко вписываем имя функций F(x), во второе – переменную х, в третье и четвертое – (а) нижний и (в) верхний пределы, внутри которых ищется решение. Запись приобретает вид:
r: = root (F(x), x, a, в),
(пределы согласно рисунку 6.1 установлены 0 и 3).
Вновь вводим искомое решение, но теперь со знаком равенства:
r =,
и сразу получаем результат.
r = 2,8267802
Точность полученного результата устанавливаем путем открытия меню «Формат», подменю «Результат» и выбора требуемого числа десятичных знаков в открывшемся окне.
Проводим проверку полученного результата, для чего вычисляем значение функции F(x) при найденном значении корня.
x:= 2.8267802
F(x) = 2.287 · 10-7
Близость к нулю функции F(x) указывает на правильность полученного результата.