Суть метода дихотомии решения уравнения одной переменной f x 0 заключается

Метод половинного деления (метод дихотомии или метод бисекции)

Теорема 2. Итерационный процесс половинного деления сходится к искомому корню ξ с любой наперед заданной точностью ε.
Доказательство: Рассмотрим последовательность чисел ξ_i являющихся приближением корня на i -ом шаге.
ξ_i=½(b_i+a_i), i=0,1.
где a₀=a; b₀=b; a_i;b_i – границы подынтервалов, в которых f(a_i)f(b_i) 0 мы ни задали, всегда можно найти такое n , что ч.т.д.
Графически метод дихотомии выглядит следующим образом

|f(c)|≤δ f(a)f(c) 10 = 1024 ≈ 10 3 раз. За 20 итераций (n=2) уменьшается в 2 20 ≈ 10 6 раз.

Пример №1 . Найти экстремум функции: y=5x 2 -4x+1 методом дихотомии, если ε=0.1, а исходный интервал [0,10].

• Решение
• Видео решение

Пример №3 . Методом бисекции найти решение нелинейного уравнения на отрезке [a,b] с точностью ε = 10 -2 . Выбрав полученное решение в качестве начального приближения, найти решение уравнения методом простой итерации с точностью ε = 10 -4 . Для метода простой итерации обосновать сходимость и оценить достаточное для достижения заданной точности число итераций.
sqrt(t)+x 2 = 10, a = 2.6, b = 3

Найдем корни уравнения:
Используем для этого Метод половинного деления (метод дихотомии)..
Считаем, что отделение корней произведено и на интервале [a,b] расположен один корень, который необходимо уточнить с погрешностью ε.
Итак, имеем f(a)f(b) 1 /₂(a+b) и вычисляем f(c). Проверяем следующие условия:
1. Если |f(c)| 1 /₂ n (b-a)
В качестве корня ξ. возьмем 1 /₂(a_n+b_n). Тогда погрешность определения корня будет равна (b_n – a_n)/2. Если выполняется условие:
(b_n – a_n)/2 1 /₂(a_n+b_n).
Решение.
Поскольку F(2.6)*F(3) 0, то a=2.8
Итерация 2.
Находим середину отрезка: c = (2.8 + 3)/2 = 2.9
F(x) = 0.113
F(c) = -0.487
Поскольку F(c)•F(x) 0, то a=2.825
Остальные расчеты сведем в таблицу.

N	c	a	b	f(c)	f(x)
1	2.6	3	2.8	-1.6275	-0.4867
2	2.8	3	2.9	-0.4867	0.1129
3	2.8	2.9	2.85	0.1129	-0.1893
4	2.8	2.85	2.825	-0.1893	-0.3386
5	2.825	2.85	2.8375	-0.3386	-0.2641
6	2.8375	2.85	2.8438	-0.2641	-0.2267

Ответ: x = 2.8438; F(x) = -0.2267
Решение было получено и оформлено с помощью сервиса Метод Ньютона онлайн

Пример №2 . Локализовать корень нелинейного уравнения f(x) = 0 и найти его методом бисекции с точностью ε₁ = 0,01. Выбрав полученное решение в качестве начального приближения, найти решение уравнения методом простой итерации с точностью ε₂ = 0,0001. Для метода простой итерации обосновать сходимость и оценить достаточное для достижения заданной точности ε₂ число итераций.

Метод дихотомии

Методы решения нелинейных уравнений. Суть метода дихотомии, метода Ньютона, метода секущих, их преимущества и недостатки.

Приближенные значения корней уточняют различными итерационными методами, наиболее эффективными из которых являются метод дихотомии, метод Ньютона, метод секущих.

Метод дихотомии

Во многих научных и инженерных задачах возникает необходимость решения уравнений вида (1)

где f – заданная функция;

x – неизвестная переменная;

Считаем, что в уравнении (1) отделение корней проведено и на отрезке [a,b] расположен только один корень (рис. 1.1.).

Рисунок 1.1. Метод дихотомии

Суть метода дихотомии заключается в следующем:

Делят интервал [a,b] пополам и находят

Корень будет находиться в той половине отрезка, на концах которой функция f (x) имеет разные знаки (в нашем случае это интервал

Следовательно, для следующего шага уточнения корня точку b нужно переместить в середину отрезка, т.е. положить , и продолжить процесс до тех пор, пока не будет выполняться условие

Алгоритм метода дихотомии состоит из

1. Ввод интервала [a,b], требуемой погрешности вычисления корня ε, полосы шума 2ε₁ .

2. Нахождение средней точки интервала:

3. Проверка условия и прекращение итерационного процесса (переход к п. 8) в случае его выполнения.

4. Определение знака функции f(x) в средней точке и в точке их сравнение.

5. В случае совпадения знаков перенос точки a в точку , в противном случае перенос точки b в точку

6. Проверка условия и прекращение итерационного процесса (переход к п. 8) в случае его выполнения.

7. В противном случае возвращение к п. 2 и продолжение вычислений.

8. Вывод уточненного значения корня

Преимуществами метода дихотомии являются его простота, надежность, сходимость к простому корню для любых, в т.ч. недифференцируемых функций. К его недостаткам следует отнести относительно невысокую скорость сходимости и необходимость предварительного определения интервала, на котором функция меняет знак. Метод применяется главным образом в тех случаях, когда требуется высокая надежность счета, а скорость сходимости малосущественна.

Метод дихотомии решения нелинейных уравнений

На практике очень часто приходится решать задачи, связанные с решением нелинейных уравнений. Дихотомия или метод деления пополам — наиболее простой и надежный метод вычисления корней уравнения f (х) = 0, основанный на пошаговом сужении промежутка, в котором находится единственный корень уравнения, пока не добиться заданной точности.

Возьмем две точки х₀ и х₁, в которых значения функции f (х₀) и f (х₁) имеют разные знаки. В этом случае между ними имеется хоть один корень функции f.

Разделим промежуток между точками х₀ и х₁ пополам, обозначим середину отрезка точкой х₂, которая равняется: х₂ = (х₀ + х₁) / 2. Тогда f (х₂) f (х₀)
Метод дихотомии решения нелинейных уравнений f (x)=0

a =

b =

Введите точность:ε =

Введите левую часть уравнения (неизвестная — x):