១ តើ​អ្វី​ទៅ​ជា​វិធី​សាស្ត្រ? វិធីសាស្រ្តលេខសម្រាប់ដោះស្រាយសមីការមិនមែនលីនេអ៊ែរ

គោលបំណងនៃសេវាកម្ម. សេវាកម្មនេះត្រូវបានរចនាឡើងដើម្បីស្វែងរកឫសនៃសមីការ f(x) តាមអ៊ីនធឺណិតដោយប្រើវិធីសាស្ត្រអង្កត់ធ្នូ។

សេចក្តីណែនាំ។ បញ្ចូលកន្សោម F(x) ចុចបន្ទាប់។ ដំណោះស្រាយលទ្ធផលត្រូវបានរក្សាទុកក្នុងឯកសារ Word ។ គំរូដំណោះស្រាយក៏ត្រូវបានបង្កើតនៅក្នុង Excel ផងដែរ។ ខាងក្រោមនេះជាវីដេអូណែនាំ។

F(x) =

ស្វែងរកក្នុងជួរពី មុន
ភាពត្រឹមត្រូវ ξ =
ចំនួននៃចន្លោះពេលបំបែក, n =
វិធីសាស្រ្តដោះស្រាយសមីការមិនមែនលីនេអ៊ែរវិធីសាស្ត្រ Dichotomy វិធីសាស្ត្ររបស់ញូតុន (វិធីសាស្ត្រតង់សង់) វិធីសាស្ត្ររបស់ញូតុនបានកែប្រែ វិធីសាស្ត្រ Chord វិធីសាស្ត្ររួមបញ្ចូលគ្នា វិធីសាស្ត្រផ្នែកមាស វិធីសាស្ត្រ ធ្វើឡើងវិញ វិធីសាស្ត្រ Secant

ច្បាប់សម្រាប់បញ្ចូលមុខងារ

ឧទាហរណ៍
≡ x^2/(x+2)
cos 2 (2x+π) ≡ (cos(2*x+pi))^2
≡ x+(x-1)^(2/3)

ចូរយើងពិចារណាវិធីលឿនជាងមុន ដើម្បីស្វែងរកឫសនៅលើចន្លោះពេល ក្រោមការសន្មត់ថា f(a)f(b)<0.
f'(x)>0 f'(x)<0
f(b)f''(b)>0 f(a)f''(a)>0


Fig.1a រូប។ 1 ខ

សូមក្រឡេកមើលរូបទី 1 ក។ តោះគូរអង្កត់ធ្នូតាមចំនុច A និង B។ សមីការអង្កត់ធ្នូ
.
នៅចំណុច x = x 1 , y = 0 ជាលទ្ធផលយើងទទួលបានប្រហាក់ប្រហែលដំបូងនៃឫស
. (3.8)
ពិនិត្យលក្ខខណ្ឌ
(a) f(x 1)f(b)<0,
(b) f(x 1)f(a)<0.
ប្រសិនបើលក្ខខណ្ឌ (a) ពេញចិត្ត នោះក្នុងរូបមន្ត (3.8) យើងជំនួសចំណុច a ដោយ x 1 យើងទទួលបាន

.

ការបន្តដំណើរការនេះ យើងទទួលបានសម្រាប់ការប៉ាន់ប្រមាណទី n
. (3.9)
ទីនេះបញ្ចប់ a គឺអាចចល័តបាន នោះគឺជា f(x i)f(b)<0. Аналогичная ситуация на рис 2а.
ចូរយើងពិចារណាករណីនៅពេលដែលចុងបញ្ចប់ a ត្រូវបានជួសជុល។
f''(x)<0 f’’(x)>0
f(b)f''(b)<0 f(a)f’’(a)<0


Fig.2a Fig.2b

នៅក្នុងរូបភាព 1b, 2b f(x i)f(a) ត្រូវបានប្រតិបត្តិ<0. Записав уравнение хорды, мы на первом шаге итерационного процесса получим x 1 (см. (3.8)). Здесь выполняется f(x 1)f(a)<0. Затем вводим b 1 =x 1 (в формуле (3.8) точку b заменяем на x 1), получим
.

ការបន្តដំណើរការយើងមកដល់រូបមន្ត
. (3.10)
ការបញ្ឈប់ដំណើរការ

|x n–x n-1|<ε; ξ≈x n

អង្ករ។ ៣
នៅក្នុងរូបភាពទី 3 f''(x) ការផ្លាស់ប្តូរសញ្ញា ដូច្នេះចុងទាំងពីរនឹងអាចផ្លាស់ទីបាន។
មុននឹងបន្តទៅសំណួរនៃការបញ្ចូលគ្នានៃដំណើរការដដែលៗនៃវិធីសាស្ត្រអង្កត់ធ្នូ យើងណែនាំពីគោលគំនិតនៃមុខងារប៉ោង។

និយមន័យ។អនុគមន៍​បន្ត​ត្រូវ​បាន​ហៅ​ថា​ប៉ោង (ប៉ោង) ប្រសិនបើ​សម្រាប់​ចំណុច​ពីរ x 1 , x 2 ពេញចិត្ត a≤x 1 f(αx 1 + (1-α)x 2) ≤ αf(x 1) + (1-α)f(x 2) - ប៉ោង។
f(αx 1 + (1-α)x 2) ≥ αf(x 1) + (1-α)f(x 2) - រាងមូល
សម្រាប់អនុគមន៍ប៉ោង f''(x)≥0។
សម្រាប់អនុគមន៍ concave f''(x)≤0

ទ្រឹស្តីបទ ៣.ប្រសិនបើអនុគមន៍ f(x) គឺប៉ោង (ប៉ោង) នៅលើផ្នែក នោះនៅលើផ្នែកណាមួយ ក្រាហ្វនៃអនុគមន៍ f(x) មិនខ្ពស់ជាង (មិនទាបជាង) ជាងអង្កត់ធ្នូដែលឆ្លងកាត់ចំណុចក្រាហ្វជាមួយ abscissas x 1 និង x 2 ។

ភស្តុតាង៖

ចូរយើងពិចារណាមុខងារប៉ោង។ សមីការនៃអង្កត់ធ្នូ៖ ឆ្លងកាត់ x ១ និង x ២ មានទម្រង់៖
.
ពិចារណាចំណុច c = αx 1 + (1-α)x 2 ដែល aО

ម្យ៉ាងវិញទៀត តាមនិយមន័យនៃអនុគមន៍ប៉ោង យើងមាន f(αx 1 + (1-α)x 2) ≤ αf 1 + (1-α)f 2 ; ដូច្នេះ f(c) ≤ g(c) ល។

សម្រាប់មុខងារ concave ភស្តុតាងគឺស្រដៀងគ្នា។
យើងនឹងពិចារណាលើភស្តុតាងនៃការបង្រួបបង្រួមនៃដំណើរការដដែលៗសម្រាប់ករណីនៃមុខងារប៉ោង (concave) ។

ទ្រឹស្តីបទ ៤.អនុញ្ញាតឱ្យបន្តមុខងារដែលអាចបែងចែកបានពីរដង f(x) និងអនុញ្ញាតឱ្យ f(a)f(b)<0, а f’(x) и f’’(x) сохраняют свои знаки на (см. рис 1а,1б и рис 2а,2б). Тогда итерационный процесс метода хорд сходится к корню ξ с любой наперед заданной точностью ε.
ភស្តុតាង៖ចូរយើងពិចារណាឧទាហរណ៍ករណី f(a)f''(a)<0 (см рис 1а и 2а). Из формулы (9) следует, что x n >x n -1 ចាប់តាំងពី (b-x n -1)>0, និង f n -1 /(f b -f n -1)<0. Это справедливо для любого n, то есть получаем возрастающую последовательность чисел
a≤x 0 សូម​ឱ្យ​យើង​ឥឡូវ​នេះ​បញ្ជាក់​ថា​ការ​ប្រមាណ​ទាំងអស់ x n< ξ, где ξ - корень. Пусть x n -1 < ξ. Покажем, что x n тоже меньше ξ. Введем
. (3.11)
យើង​មាន
(3.12)
(នោះគឺតម្លៃនៃអនុគមន៍ y (x) នៅចំណុច x n នៅលើអង្កត់ធ្នូស្របគ្នាជាមួយ f (ξ)) ។
ចាប់តាំងពីពេលនោះមក (3.12) វាធ្វើតាម

. (3.13)
សម្រាប់រូបភព។ 1a ដូច្នេះ

មានន័យថា។ល។ (សូមមើល (៣.១១))។
សម្រាប់រូបទី 2 ក។ ជាលទ្ធផលពី (3.12) យើងទទួលបាន
មធ្យោបាយ
ដោយសារតែ ល។
ភស្តុតាងស្រដៀងគ្នាសម្រាប់រូបទី 1b និងរូបទី 2 ខ។ ដូច្នេះ យើង​បាន​បង្ហាញ​ថា​លំដាប់​លេខ​គឺ​ជា​ការ​បញ្ចូលគ្នា។
a≤x 0 a≤ξ នេះមានន័យថាសម្រាប់ ε ណាមួយអាចបញ្ជាក់ n ដូចថា |x n - ξ |<ε. Теорема доказана.
ការបញ្ចូលគ្នានៃវិធីសាស្រ្តអង្កត់ធ្នូគឺលីនេអ៊ែរជាមួយមេគុណ .
, (3.14)
ដែល m 1 = min|f'(x)|, M 1 = max|f'(x)| ។
នេះធ្វើតាមរូបមន្តខាងក្រោម។ ចូរយើងពិចារណាករណីនៃចុងថេរ b និង f(b)> 0 ។
យើងមានចាប់ពី (3.9) . ពី​ទីនេះ
. ដោយពិចារណាលើវាយើងអាចសរសេរបាន។
.
ការជំនួស (ξ-x n -1) នៅក្នុងភាគបែងនៃផ្នែកខាងស្តាំជាមួយ (b-x n -1) ហើយពិចារណាថា (ξ-x n -1)< (b-x n -1), получим ដែលជាអ្វីដែលចាំបាច់ត្រូវបញ្ជាក់ (សូមមើលវិសមភាព (៣.១៤))។
ភស្តុតាងនៃការបង្រួបបង្រួមសម្រាប់ករណីនៃរូបទី 3 (f'(x) សញ្ញាផ្លាស់ប្តូរ; ក្នុងករណីទូទៅ ទាំង f' និង f' អាចផ្លាស់ប្តូរសញ្ញា) គឺស្មុគស្មាញជាង ហើយមិនត្រូវបានផ្តល់ឱ្យនៅទីនេះទេ។

នៅក្នុងបញ្ហា កំណត់ចំនួនឫសពិតនៃសមីការ f(x) = 0 បំបែកឫសទាំងនេះ ហើយដោយប្រើវិធីសាស្ត្រនៃអង្កត់ធ្នូ និងតង់សង់ ស្វែងរកតម្លៃប្រហាក់ប្រហែលរបស់ពួកគេជាមួយនឹងភាពត្រឹមត្រូវនៃ 0.001។

អនុញ្ញាតឱ្យនៅលើផ្នែក មុខងារគឺបន្ត ចាប់យកសញ្ញាផ្សេងគ្នានៅចុងផ្នែក និងដេរីវេ f "(x)រក្សាទុកសញ្ញា។ អាស្រ័យលើសញ្ញានៃដេរីវេទី 2 ករណីខាងក្រោមនៃការរៀបចំខ្សែកោងគឺអាចធ្វើទៅបាន (រូបភាពទី 1) ។


អង្ករ។ ១.

ក្បួនដោះស្រាយសម្រាប់ការគណនាឫសប្រហាក់ប្រហែលដោយប្រើវិធីសាស្ត្រអង្កត់ធ្នូ។

ទិន្នន័យដំបូង៖ f(x)-មុខងារ ; អ៊ី- ភាពត្រឹមត្រូវដែលត្រូវការ; x 0 - ការប៉ាន់ស្មានដំបូង។

លទ្ធផល៖ xpr- ឫសប្រហាក់ប្រហែលនៃសមីការ f(x)= 0.

វិធីសាស្រ្តដំណោះស្រាយ៖


អង្ករ។ ២. f "(x) f ""(x)> 0.

ចូរយើងពិចារណាករណីនេះ។ f "(x)និង f ""(x)មានសញ្ញាដូចគ្នា (រូបភាពទី 2) ។

ក្រាហ្វនៃអនុគមន៍ឆ្លងកាត់ចំនុច 0 (a,f(a))និង 0 (b,f(b)). ឫសដែលត្រូវការនៃសមីការ (ចំណុច x*) យើងមិនស្គាល់ទេ វានឹងយកចំនុចជំនួសវិញ។ X 1 ចំនុចប្រសព្វនៃអង្កត់ធ្នូ 0 IN 0 ជាមួយនឹងអ័ក្ស abscissa ។ នេះនឹងជាតម្លៃប្រហាក់ប្រហែលនៃឫស។

នៅ​ក្នុង​ធរណីមាត្រ​វិភាគ រូបមន្ត​មួយ​ត្រូវ​បាន​ចេញ​មក​ដែល​បញ្ជាក់​សមីការ​នៃ​បន្ទាត់​ត្រង់​ឆ្លងកាត់​ចំណុច​ពីរ​ជាមួយ​កូអរដោណេ (x1; y1)និង (x2; y2): .

បន្ទាប់មកសមីការអង្កត់ធ្នូ 0 IN 0 នឹងត្រូវបានសរសេរជាទម្រង់៖ .

ចូរយើងស្វែងរកតម្លៃ x = x 1 សម្រាប់ការដែល y = 0:. ឥឡូវនេះឫសគឺនៅលើផ្នែក . ចូរយើងអនុវត្តវិធីសាស្រ្តអង្កត់ធ្នូទៅផ្នែកនេះ។ តោះគូរអង្កត់ធ្នូភ្ជាប់ចំណុច 1 (x 1 ,f(x 1 )) និង 0 (b,f(b))ហើយយើងនឹងរកឃើញ X 2 - ចំណុចប្រសព្វនៃអង្កត់ធ្នូ 1 IN 0 ជាមួយអ័ក្ស អូ: x 2 =x 1 .

ការបន្តដំណើរការនេះយើងរកឃើញ

x 3 =x 2 .

យើងទទួលបានរូបមន្តដដែលៗសម្រាប់ការគណនាប្រហាក់ប្រហែលទៅនឹងឫស

x n+1 =x .

ក្នុងករណីនេះចុងបញ្ចប់ ចម្រៀក នៅតែគ្មានចលនានិងចុងបញ្ចប់ ផ្លាស់ទី។

ដូច្នេះ យើងទទួលបានរូបមន្តគណនាសម្រាប់វិធីសាស្ត្រអង្កត់ធ្នូ៖

x n+1 =x ; x 0 = ក. (4)

ការគណនានៃការប៉ាន់ប្រមាណជាបន្តបន្ទាប់ទៅនឹងឫសពិតប្រាកដនៃសមីការបន្តរហូតដល់យើងឈានដល់ភាពត្រឹមត្រូវដែលបានបញ្ជាក់ i.e. លក្ខខណ្ឌខាងក្រោមត្រូវតែបំពេញ៖ |x n+1 -x |< តើភាពត្រឹមត្រូវជាក់លាក់នៅឯណា។

ឥឡូវនេះ ចូរយើងពិចារណាករណីនៅពេលដែលនិស្សន្ទវត្ថុទីមួយ និងទីពីរមានសញ្ញាផ្សេងគ្នា ពោលគឺឧ។ f "(x) f ""(x)<0 . (រូបទី 3) ។

អង្ករ។ ៣. ការបកស្រាយធរណីមាត្រនៃវិធីសាស្ត្រអង្កត់ធ្នូសម្រាប់ករណី f "(x) f ""(x)<0 .

ចូរភ្ជាប់ចំណុច 0 (a,f(a))និង 0 (b,f(b))អង្កត់ធ្នូ 0 IN 0 . ចំនុចប្រសព្វនៃអង្កត់ធ្នូជាមួយអ័ក្ស អូយើងនឹងពិចារណាការប្រហាក់ប្រហែលដំបូងនៃឫស។ ក្នុងករណីនេះការបញ្ចប់ថេរនៃចម្រៀកនឹងជាចុងបញ្ចប់ .


សមីការអង្កត់ធ្នូ 0 IN 0 :. ពីទីនេះយើងនឹងរកឃើញ x 1 , សន្មត់ y = 0: x 1 = ខ. ឥឡូវនេះឫសនៃសមីការ x. ការអនុវត្តវិធីសាស្រ្តអង្កត់ធ្នូទៅផ្នែកនេះ យើងទទួលបាន x 2 =x 1 . បន្ត។ល។ យើងទទួលបាន x n+1 =x .

រូបមន្តគណនានៃវិធីសាស្ត្រ៖

x n+1 =x , x 0 =0 . (5)

លក្ខខណ្ឌ​សម្រាប់​ការ​បញ្ចប់​ការ​គណនា​: |x n+1 -x |< . បន្ទាប់មក xpr = xn+1ជាមួយនឹងភាពត្រឹមត្រូវ ដូច្នេះប្រសិនបើ f "(x) f ""(x)> 0តម្លៃប្រហាក់ប្រហែលនៃឫសត្រូវបានរកឃើញដោយប្រើរូបមន្ត (4) ប្រសិនបើ f "(x) f ""(x)<0 បន្ទាប់មកយោងទៅតាមរូបមន្ត (5) ។

ជម្រើសជាក់ស្តែងនៃរូបមន្តមួយឬមួយផ្សេងទៀតត្រូវបានអនុវត្តដោយប្រើក្បួនដូចខាងក្រោម: ចុងថេរនៃផ្នែកគឺមួយដែលសញ្ញានៃអនុគមន៍ស្របគ្នាជាមួយនឹងសញ្ញានៃដេរីវេទីពីរ។

ឧទាហរណ៍។ បង្ហាញពីឥទ្ធិពលនៃច្បាប់នេះដោយប្រើសមីការ

(x-1)ln(x)-1=0ប្រសិនបើផ្នែកដាច់ពីគ្នាជា root .

ដំណោះស្រាយ។ នៅទីនេះ f(x)=(x-1)ln(x)-1.

f "(x)=ln(x)+;

f ""(x)=.

ដេរីវេទី 2 ក្នុងឧទាហរណ៍នេះគឺវិជ្ជមាននៅលើផ្នែកឯកោឫស : f ""(x)> 0, f(3)> 0, ឧ. f(b) f""(x)> 0. ដូច្នេះនៅពេលដោះស្រាយសមីការនេះដោយប្រើវិធីសាស្ត្រអង្កត់ធ្នូ ដើម្បីបញ្ជាក់ឫស យើងជ្រើសរើសរូបមន្ត (4)។

var e,c,a,b,y,ya,yb,yn,x,x1,x2,xn,f1,f2:real;

ចាប់ផ្តើម e:=0.0001;

writeln("vvedi nachalo otrezka");

writeln("vvedi konec otrezka");

y:=((x-1)*ln(x))-1;

y:=((x-1)*ln(x))-1;

yb:=y; c:=(a+b)/2; x:=c;

y:=((x-1)*ln(x))-1;

f1:=ln(x) + (x-1)/x ;

f2:= 1/x + 1/(x*x);

ប្រសិនបើ (ya*yb< 0) and (f1*f2 > 0)

បន្ទាប់មកចាប់ផ្តើម x1:=a; ខណៈពេលដែល abs (x2 - x) > e ធ្វើ

x2:=x1 - (yn*(b-x1))/(yb - yn);

writeln("koren uravneniya xn = ", x2)

បញ្ចប់ elsebegin x1:=b;

ខណៈពេលដែល abs (x2 - x) > e ធ្វើ

ចាប់ផ្តើម x:=x1; y:=((x-1)*ln(x))-1; yn:=y;

x2:=x1 - (yn*(x1-a))/(yn-ya);

writeln("koren uravneniya xn = ", x2);

វិធីសាស្រ្តធ្វើម្តងទៀតសាមញ្ញ

ពិចារណាសមីការ f(x)=0(1) ជាមួយឫសដាច់ដោយឡែក X. ដើម្បីដោះស្រាយសមីការ (1) ដោយប្រើវិធីសាស្រ្ដសាមញ្ញ យើងកាត់បន្ថយវាទៅជាទម្រង់សមមូល៖ x = ts (x) ។ (2)

នេះតែងតែអាចធ្វើបាន និងតាមវិធីជាច្រើន។ ឧទាហរណ៍:

x = g(x) f(x) + x ? c(x), កន្លែងណា g(x) - មុខងារបន្តតាមអំពើចិត្តដែលមិនមានឫសនៅលើផ្នែក .

អនុញ្ញាតឱ្យ x (0) - ប្រហាក់ប្រហែលទៅនឹងឫសដែលទទួលបានតាមមធ្យោបាយណាមួយ។ x(ក្នុងករណីសាមញ្ញបំផុត។ x (0) =(a+b)/2)។វិធីសាស្ត្រ​ធ្វើ​ឡើងវិញ​សាមញ្ញ​មាន​ការ​គណនា​តាម​លំដាប់​នៃ​លក្ខខណ្ឌ​នៃ​ការ​ធ្វើ​ដដែលៗ៖

x (k+1) =ts(x (k) ) k=0, 1, 2, ... (3)

ចាប់ផ្តើមពីការខិតជិត x (0) .

សេចក្តីថ្លែងការណ៍៖ 1 ប្រសិនបើលំដាប់ (x (k) ) នៃវិធីសាស្ត្រធ្វើឡើងវិញសាមញ្ញបានបញ្ចូលគ្នា ហើយមុខងារ q គឺបន្ត នោះដែនកំណត់នៃលំដាប់គឺជាឫសគល់នៃសមីការ x = q (x)

ភស្តុតាង៖ អនុញ្ញាតឱ្យវាក្លាយជា។ (4)

ចូរផ្លាស់ទីទៅដែនកំណត់ក្នុងសមភាព x (k+1) =ts(x (k) ) ម្យ៉ាងវិញទៀត យើងទទួលបានពី (4) នោះ ហើយម្យ៉ាងវិញទៀត ដោយសារតែការបន្តនៃមុខងារ tsនិង (4) .

ជាលទ្ធផលយើងទទួលបាន x * =ts(x * ). អាស្រ័យហេតុនេះ x * - ឫសនៃសមីការ (២) i.e. X=x * .

ដើម្បីប្រើសេចក្តីថ្លែងការណ៍នេះ លំដាប់ត្រូវតែបញ្ចូលគ្នា (x (k) }. លក្ខខណ្ឌគ្រប់គ្រាន់សម្រាប់ការរួបរួមគ្នាផ្តល់ឱ្យ៖

ទ្រឹស្តីបទទី 1: (នៅលើ convergence) អនុញ្ញាតឱ្យសមីការ x=ts(x)មានឫសតែមួយនៅលើផ្នែក ហើយលក្ខខណ្ឌត្រូវបានបំពេញ៖

  • 1) c(x) គ 1 ;
  • 2) c(x) "x;
  • 3) មានថេរ q > 0: | q”(x)|?q . បន្ទាប់​មក​តាម​លំដាប់​លំដោយ (x (k) }, ផ្តល់ដោយរូបមន្ត x (k+1) = q(x (k) ), k=0, 1, ...បង្រួបបង្រួមតាមការប៉ាន់ស្មានដំបូងណាមួយ។ x (0) .

ភ័ស្តុតាង៖ ពិចារណាលក្ខខណ្ឌពីរនៅជាប់គ្នានៃលំដាប់ (x (k) ): x (k) = q(x (k-1) ) និង x (k+1) = q(x (k) ) អាស្រ័យ​តាម​លក្ខខណ្ឌ ២) x (k)និង x (k+1)ស្ថិតនៅខាងក្នុងផ្នែក , បន្ទាប់មកដោយប្រើទ្រឹស្តីបទតម្លៃមធ្យមរបស់ Lagrange យើងទទួលបាន៖

x (k+1) -x (k) = q(x (k) ) - គ(x (k-1) ) = គ "( គ k )(x (k) -x (k-1) ) ដែល គ k (x (k-1) , x (k) ).

ពីទីនេះយើងទទួលបាន៖

| x (k+1) -x (k) | = | ts” (គ k ) | · | x (k) -x (k-1) | ? q | x (k) -x (k-1) | ?

? q(q|x (k-1) -x (k-2) |) = q 2 | x (k-1) -x (k-2) | ? ...? q k | x (1) -x (0) |. (5)

ពិចារណាស៊េរី

? = x (0) + (x (1) -x (0) ) + ... + (x (k+1) -x (k) ) + ... . (6)

ប្រសិនបើយើងបង្ហាញថា ស៊េរីនេះបញ្ចូលគ្នា នោះលំដាប់នៃផលបូកផ្នែករបស់វាក៏បញ្ចូលគ្នាផងដែរ។

k = x (0) + (x (1) -x (0) ) + ... + (x (k) -x (k-1) ).

ប៉ុន្តែវាមិនពិបាកក្នុងការគណនានោះទេ។

k = x (k)) . (7)

អាស្រ័យហេតុនេះ យើងនឹងបញ្ជាក់ពីការបញ្ចូលគ្នានៃលំដាប់លំដោយ (x (k) }.

ដើម្បីបញ្ជាក់ពីការបញ្ចូលគ្នានៃស៊េរី (6) ចូរយើងប្រៀបធៀបវាតាមពាក្យ (ដោយគ្មានពាក្យដំបូង x (0) ) នៅជិត

q 0 | x (1) -x (0) | + q 1 |x (1) -x (0) | + ... + |x (1) -x (0) | + ..., (8)

ដែលបង្រួបបង្រួមជាវឌ្ឍនភាពធរណីមាត្រដែលថយចុះឥតកំណត់ (ចាប់តាំងពីតាមលក្ខខណ្ឌ q< 1 ) ដោយគុណធម៌នៃវិសមភាព (5) តម្លៃដាច់ខាតនៃស៊េរី (6) មិនត្រូវលើសពីលក្ខខណ្ឌដែលត្រូវគ្នានៃស៊េរី convergent (8) (នោះគឺស៊េរី (8) majorizes ស៊េរី (6)) ដូច្នេះ ស៊េរី (6 ) ដូច្នេះ លំដាប់​ក៏​ចូល​រួម (x (0) }.

យើងទទួលបានរូបមន្តដែលផ្តល់វិធីសាស្ត្រសម្រាប់ការប៉ាន់ប្រមាណកំហុស | X - x (k+1) |

វិធីសាស្រ្តធ្វើម្តងទៀតសាមញ្ញ។

X-x (k+1) = X - S k+1 = ស ? -ស k+1 = (x (k+2) - (k+1) ) + (x (k+3) -x (k+2) ) + ... .

ដូច្នេះ

| X - x (k+1) | ? |x (k+2) - (k+1) | + |x (k+3) -x (k+2) | + ... ? q k+1 |x (1) -x (0) | + q k+2 |x (1) -x (0) | + ... = q k+1 |x (1) -x (0) | /(1-q) ។

ជាលទ្ធផលយើងទទួលបានរូបមន្ត

| X - x (k+1) | ? q k+1 |x (1) -x (0) | /(1-q) ។(9)

កំពុងទទួលយក x (0) អត្ថន័យ x (k) , នៅខាងក្រោយ x (1) - អត្ថន័យ x (k+1)(ចាប់តាំងពីជម្រើសបែបនេះអាចធ្វើទៅបានប្រសិនបើលក្ខខណ្ឌនៃទ្រឹស្តីបទត្រូវបានបំពេញ) ហើយពិចារណាថាសម្រាប់វិសមភាព q k+1 ? qយើងបញ្ចេញ៖

| X - x (k+1) | ? q k+1 |x (k+1) -x (k) | / (1-q) ? q|x (k+1) -x (k) | /(1-q) ។

ដូច្នេះទីបំផុតយើងទទួលបាន៖

| X - x (k+1) | ? q|x (k+1) -x (k) | /(1-q) ។ (10)

យើងប្រើរូបមន្តនេះដើម្បីទាញយកលក្ខណៈវិនិច្ឆ័យសម្រាប់ការបញ្ចប់លំដាប់នៃការធ្វើម្តងទៀត។ អនុញ្ញាតឱ្យសមីការ x=ts(x)ត្រូវ​បាន​ដោះស្រាយ​ដោយ​ការ​បញ្ជាក់​សាមញ្ញ ហើយ​ចម្លើយ​ត្រូវ​តែ​រក​ឃើញ​ដោយ​ភាព​សុក្រឹត អ៊ីនោះគឺ

| X - x (k+1) | ? អ៊ី

ពិចារណា (10) ទៅក្នុងគណនីយើងឃើញថាភាពត្រឹមត្រូវ អ៊ីនឹងត្រូវបានសម្រេចប្រសិនបើវិសមភាពត្រូវបានពេញចិត្ត

|x (k+1) -x (k) | ? (1-q)/q ។(11)

ដូច្នេះដើម្បីស្វែងរកឫសនៃសមីការ x=ts(x)ដោយប្រើវិធីសាស្រ្តនៃការធ្វើម្តងទៀតសាមញ្ញជាមួយនឹងភាពត្រឹមត្រូវ វាចាំបាច់ក្នុងការបន្តការធ្វើម្តងទៀតរហូតដល់ម៉ូឌុលនៃភាពខុសគ្នារវាងការប៉ាន់ស្មានជិតខាងចុងក្រោយនៅតែធំជាងចំនួន e(1-q)/q ។

ចំណាំ 1: ជា q ថេរ ជាធម្មតាគេយកការប៉ាន់ស្មានខាងលើសម្រាប់បរិមាណ

ការបកស្រាយធរណីមាត្រ

សូមក្រឡេកមើលក្រាហ្វនៃមុខងារ។ នេះមានន័យថាដំណោះស្រាយចំពោះសមីការ និងជាចំណុចប្រសព្វជាមួយបន្ទាត់៖


រូបភាពទី 1 ។

ហើយការធ្វើម្តងទៀតបន្ទាប់គឺ x កូអរដោនេនៃចំនុចប្រសព្វនៃបន្ទាត់ត្រង់ផ្តេកជាមួយបន្ទាត់ត្រង់។


រូបភាពទី 2 ។

តួរលេខបង្ហាញយ៉ាងច្បាស់ពីតម្រូវការរួម។ ដេរីវេកាន់តែខិតទៅជិត 0 នោះ ក្បួនដោះស្រាយកាន់តែលឿន។ អាស្រ័យលើសញ្ញានៃដេរីវេនៅជិតដំណោះស្រាយការប៉ាន់ប្រមាណអាចត្រូវបានសាងសង់តាមវិធីផ្សេងៗគ្នា។ ប្រសិនបើបន្ទាប់មកការប៉ាន់ស្មានបន្ទាប់នីមួយៗត្រូវបានសាងសង់នៅផ្នែកម្ខាងទៀតនៃឫស៖


រូបភាពទី 3 ។

សេចក្តីសន្និដ្ឋាន

បញ្ហានៃការកែលម្អគុណភាពនៃការគណនា ដោយសារភាពមិនស្របគ្នារវាងការចង់បាន និងជាក់ស្តែង មាន ហើយនឹងមាននៅពេលអនាគត។ ដំណោះស្រាយរបស់វានឹងត្រូវបានសម្របសម្រួលដោយការអភិវឌ្ឍន៍បច្ចេកវិទ្យាព័ត៌មាន ដែលមានទាំងវិធីសាស្រ្តធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងសម្រាប់ការរៀបចំដំណើរការព័ត៌មាន និងការអនុវត្តរបស់ពួកគេដោយប្រើឧបករណ៍ជាក់លាក់ - បរិស្ថាន និងភាសាសរសេរកម្មវិធី។

លទ្ធផលនៃការងារអាចត្រូវបានចាត់ទុកថាជាគំរូមុខងារដែលបានបង្កើតសម្រាប់ការស្វែងរកឫសគល់នៃសមីការដោយប្រើវិធីសាស្រ្តនៃការធ្វើឡើងវិញសាមញ្ញ ញូតុន អង្កត់ធ្នូ និងការបែងចែកពាក់កណ្តាល។ គំរូនេះអាចអនុវត្តបានចំពោះបញ្ហាដែលអាចកំណត់បាន, i.e. កំហុសក្នុងការគណនាពិសោធន៍ដែលអាចត្រូវបានគេមិនយកចិត្តទុកដាក់។ គំរូមុខងារដែលបានបង្កើត និងការអនុវត្តកម្មវិធីរបស់វាអាចបម្រើជាផ្នែកសរីរាង្គនៃការដោះស្រាយបញ្ហាស្មុគស្មាញបន្ថែមទៀត។

ដោយបានធ្វើការស្រាវជ្រាវលើប្រធានបទនៃវគ្គសិក្សា "វិធីសាស្រ្តលេខ។ ការដោះស្រាយសមីការមិនមែនលីនេអ៊ែរ" ខ្ញុំបានសំរេចគោលដៅដែលបានកំណត់ក្នុងការណែនាំ។ វិធីសាស្រ្តសម្រាប់ការចម្រាញ់ឫសត្រូវបានពិភាក្សាយ៉ាងលម្អិត។ ឧទាហរណ៍ជាច្រើនត្រូវបានផ្តល់ឱ្យសម្រាប់និយមន័យ និងទ្រឹស្តីបទនីមួយៗ។ ទ្រឹស្តីបទទាំងអស់ត្រូវបានបញ្ជាក់។

ការប្រើប្រាស់ប្រភពផ្សេងៗបានធ្វើឱ្យវាអាចស្វែងយល់បានពេញលេញអំពីប្រធានបទ។

វិធីសាស្រ្តអង្កត់ធ្នូ (វិធីសាស្រ្តត្រូវបានគេស្គាល់ផងដែរថាជា វិធីសាស្រ្ត Secant ) វិធីសាស្រ្តមួយក្នុងចំណោមវិធីសាស្រ្តសម្រាប់ដោះស្រាយសមីការមិនមែនលីនេអ៊ែរ និងផ្អែកលើការបង្រួមតាមលំដាប់លំដោយនៃចន្លោះដែលមានឫសគល់តែមួយគត់នៃសមីការ. ដំណើរការដដែលៗត្រូវបានអនុវត្តរហូតដល់ភាពត្រឹមត្រូវដែលបានបញ្ជាក់ត្រូវបានសម្រេច.

មិនដូចវិធីសាស្ត្របែងចែកពាក់កណ្តាលទេ វិធីសាស្ត្រអង្កត់ធ្នូបង្ហាញថាការបែងចែកចន្លោះពេលដែលកំពុងពិចារណានឹងត្រូវបានអនុវត្តមិននៅកណ្តាលរបស់វាទេ ប៉ុន្តែនៅចំណុចប្រសព្វនៃអង្កត់ធ្នូជាមួយអ័ក្ស abscissa (អ័ក្ស X) ។ គួរកត់សម្គាល់ថាអង្កត់ធ្នូមួយត្រូវបានយល់ថាជាផ្នែកមួយដែលត្រូវបានដកចេញតាមរយៈចំណុចនៃមុខងារដែលកំពុងពិចារណានៅចុងបញ្ចប់នៃចន្លោះពេលដែលកំពុងពិចារណា។ វិធីសាស្រ្តដែលកំពុងពិចារណាផ្តល់នូវការរកឃើញឫសលឿនជាងវិធីសាស្ត្រពាក់កណ្តាល ដោយផ្តល់ថាចន្លោះពេលដូចគ្នាដែលកំពុងពិចារណាត្រូវបានបញ្ជាក់។

តាមធរណីមាត្រ វិធីសាស្ត្រអង្កត់ធ្នូគឺស្មើនឹងការជំនួសវាដោយអង្កត់ធ្នូកោងឆ្លងកាត់ចំនុច និង (សូមមើលរូបទី 1 ។ )។

រូប ១. ការសាងសង់ផ្នែក (អង្កត់ធ្នូ) ទៅជាមុខងារមួយ។

សមីការនៃបន្ទាត់ត្រង់ (អង្កត់ធ្នូ) ដែលឆ្លងកាត់ចំណុច A និង B មានទម្រង់ដូចខាងក្រោមៈ

សមីការនេះគឺជាសមីការធម្មតាសម្រាប់ការពិពណ៌នាអំពីបន្ទាត់ត្រង់នៅក្នុងប្រព័ន្ធកូអរដោណេ Cartesian ។ ជម្រាល​នៃ​ខ្សែកោង​ត្រូវ​បាន​បញ្ជាក់​នៅ​តាម​បណ្តោយ ordinate និង abscissa ដោយ​ប្រើ​តម្លៃ​ក្នុង​ភាគបែង និង​រៀង​គ្នា។

ចំពោះចំនុចប្រសព្វនៃបន្ទាត់ត្រង់ជាមួយអ័ក្ស abscissa សមីការដែលបានសរសេរខាងលើនឹងត្រូវបានសរសេរឡើងវិញក្នុងទម្រង់ដូចខាងក្រោមៈ

ជាចន្លោះពេលថ្មីសម្រាប់ការឆ្លងកាត់ដំណើរការដដែលៗ យើងជ្រើសរើសមួយក្នុងចំណោមពីរ ឬនៅចុងបញ្ចប់នៃមុខងារដែលយកតម្លៃនៃសញ្ញាផ្សេងគ្នា។ សញ្ញាផ្ទុយគ្នានៃតម្លៃមុខងារនៅចុងនៃផ្នែកមួយអាចត្រូវបានកំណត់តាមវិធីជាច្រើន។ វិធីសាស្រ្តមួយក្នុងចំណោមវិធីសាស្រ្តទាំងនេះជាច្រើនគឺការគុណតម្លៃនៃអនុគមន៍នៅចុងផ្នែក និងកំណត់សញ្ញានៃផលិតផលដោយប្រៀបធៀបលទ្ធផលនៃគុណនឹងសូន្យ៖

.

ដំណើរការម្តងហើយម្តងទៀតនៃការចម្រាញ់ឫសបញ្ចប់នៅពេលដែលលក្ខខណ្ឌនៃភាពជិតស្និតនៃការប៉ាន់ប្រមាណបន្តបន្ទាប់ចំនួនពីរបានក្លាយទៅជាតិចជាងភាពត្រឹមត្រូវដែលបានបញ្ជាក់ពោលគឺឧ។

រូប ២. ការពន្យល់អំពីនិយមន័យនៃកំហុសក្នុងការគណនា។

វាគួរតែត្រូវបានកត់សម្គាល់ថាការបញ្ចូលគ្នានៃវិធីសាស្រ្តអង្កត់ធ្នូគឺលីនេអ៊ែរប៉ុន្តែលឿនជាងការបញ្ចូលគ្នានៃវិធីសាស្រ្ត bisection ។

ក្បួនដោះស្រាយសម្រាប់ការស្វែងរកឫសនៃសមីការមិនមែនលីនេអ៊ែរ ដោយប្រើវិធីសាស្ត្រអង្កត់ធ្នូ

1. ស្វែងរកចន្លោះពេលមិនច្បាស់លាស់ដំបូងដោយប្រើវិធីសាស្រ្តបំបែកឫសមួយ។ Zផ្តល់កំហុសក្នុងការគណនា (លេខវិជ្ជមានតូច) និង ជំហាន​ធ្វើ​ឡើង​វិញ​ដំបូង () .

2. រកចំណុចប្រសព្វនៃអង្កត់ធ្នូជាមួយអ័ក្ស abscissa៖

3. វាចាំបាច់ក្នុងការស្វែងរកតម្លៃនៃអនុគមន៍នៅចំណុច និង . បន្ទាប់អ្នកត្រូវពិនិត្យលក្ខខណ្ឌពីរ៖

ប្រសិនបើលក្ខខណ្ឌត្រូវបានបំពេញ បន្ទាប់មកឫសដែលចង់បានមានទីតាំងនៅខាងក្នុងផ្នែកខាងឆ្វេងដាក់ ;

ប្រសិនបើលក្ខខណ្ឌត្រូវបានបំពេញ បន្ទាប់មកឫសដែលចង់បានមានទីតាំងនៅខាងក្នុងផ្នែកខាងស្តាំទទួលយក .

ជាលទ្ធផល ចន្លោះពេលមិនច្បាស់លាស់ថ្មីមួយត្រូវបានរកឃើញ ដែលឫសដែលចង់បាននៃសមីការមានទីតាំងនៅ៖

4. យើងពិនិត្យមើលតម្លៃប្រហាក់ប្រហែលនៃឫសនៃសមីការសម្រាប់ភាពត្រឹមត្រូវដែលបានបញ្ជាក់ក្នុងករណី៖

ប្រសិនបើភាពខុសគ្នារវាងការប៉ាន់ប្រមាណបន្តបន្ទាប់គ្នា តិចជាងភាពត្រឹមត្រូវដែលបានបញ្ជាក់ នោះដំណើរការដដែលៗនឹងបញ្ចប់។ តម្លៃប្រហាក់ប្រហែលនៃឫសត្រូវបានកំណត់ដោយរូបមន្ត៖

ប្រសិនបើភាពខុសគ្នារវាងការប៉ាន់ស្មានបន្តបន្ទាប់គ្នាពីរមិនឈានដល់ភាពត្រឹមត្រូវដែលត្រូវការទេនោះ ចាំបាច់ត្រូវបន្តដំណើរការដដែលៗ ហើយទៅជំហានទី 2 នៃក្បួនដោះស្រាយដែលកំពុងពិចារណា។

ឧទាហរណ៍នៃការដោះស្រាយសមីការដោយប្រើវិធីសាស្ត្រអង្កត់ធ្នូ

ជាឧទាហរណ៍ សូមពិចារណាការដោះស្រាយសមីការមិនមែនលីនេអ៊ែរ ដោយប្រើវិធីសាស្ត្រអង្កត់ធ្នូ។ ឫសត្រូវតែត្រូវបានរកឃើញនៅក្នុងជួរដែលកំពុងពិចារណាជាមួយនឹងភាពត្រឹមត្រូវនៃ .

ជម្រើសសម្រាប់ដោះស្រាយសមីការមិនលីនេអ៊ែរនៅក្នុងកញ្ចប់កម្មវិធីMathCAD.

លទ្ធផលនៃការគណនា ពោលគឺសក្ដានុពលនៃការផ្លាស់ប្តូរតម្លៃប្រហាក់ប្រហែលនៃឫស ក៏ដូចជាកំហុសក្នុងការគណនាអាស្រ័យលើជំហាននៃការធ្វើម្តងទៀត ត្រូវបានបង្ហាញជាទម្រង់ក្រាហ្វិក (សូមមើលរូបទី 1)។

រូប ១. ការគណនាលទ្ធផលដោយប្រើវិធីសាស្ត្រអង្កត់ធ្នូ

ដើម្បីធានាបាននូវភាពត្រឹមត្រូវដែលបានបញ្ជាក់នៅពេលស្វែងរកសមីការក្នុងជួរមួយ វាចាំបាច់ក្នុងការធ្វើម្តងទៀត 6 ដង។ នៅជំហានបន្ទាប់បន្សំចុងក្រោយ តម្លៃប្រហាក់ប្រហែលនៃឫសនៃសមីការមិនលីនេអ៊ែរនឹងត្រូវបានកំណត់ដោយតម្លៃ៖ .

ចំណាំ៖

ការកែប្រែនៃវិធីសាស្រ្តនេះគឺ វិធីសាស្រ្តទីតាំងមិនពិត(វិធីសាស្រ្តទីតាំងមិនពិត) ដែលខុសពីវិធីសាស្ត្រ secant តែនៅក្នុងពេលនីមួយៗ មិនមែន 2 ពិន្ទុចុងក្រោយត្រូវបានគេយកនោះទេ ប៉ុន្តែចំនុចទាំងនោះដែលមានទីតាំងនៅជុំវិញឫស។

វាគួរតែត្រូវបានកត់សម្គាល់ថាប្រសិនបើដេរីវេទី 2 អាចត្រូវបានយកចេញពីអនុគមន៍មិនមែនលីនេអ៊ែរ នោះក្បួនដោះស្រាយការស្វែងរកអាចត្រូវបានធ្វើឱ្យសាមញ្ញ។ ចូរយើងសន្មតថាដេរីវេទី 2 រក្សាសញ្ញាថេរ ហើយពិចារណាករណីពីរ៖

ករណីទី ១៖

ពីលក្ខខណ្ឌដំបូងវាប្រែថាផ្នែកថេរនៃផ្នែកគឺចំហៀងក.

ករណីទី ២៖

វិធីសាស្រ្តលេខ ១

ការដោះស្រាយសមីការមិនលីនេអ៊ែរ ១

សេចក្តីថ្លែងការណ៍បញ្ហា ១

ការធ្វើមូលដ្ឋានីយកម្មឫសគល់ ២

ការកែឫស ៤

វិធីសាស្រ្តចម្រាញ់ឫស ៤

វិធីសាស្រ្តចែកពាក់កណ្តាល ៤

វិធីសាស្រ្តអង្កត់ធ្នូ ៥

វិធីសាស្ត្រញូតុន (វិធីសាស្ត្រតង់សង់) ៦

ការរួមបញ្ចូលលេខ 7

សេចក្តីថ្លែងការណ៍នៃបញ្ហា 7

វិធីសាស្ត្រចតុកោណ ៨

វិធីសាស្ត្រ​ចតុកោណ ៩

វិធីសាស្ត្រ Parabola (រូបមន្ត Simpson) ១០

វិធីសាស្រ្តលេខ

នៅក្នុងការអនុវត្ត ក្នុងករណីភាគច្រើន វាមិនអាចស្វែងរកដំណោះស្រាយពិតប្រាកដចំពោះបញ្ហាគណិតវិទ្យាដែលបានកើតឡើងនោះទេ។ វាកើតឡើងដោយសារតែដំណោះស្រាយដែលស្វែងរកជាធម្មតាមិនត្រូវបានបង្ហាញក្នុងមុខងារបឋម ឬមុខងារដែលគេស្គាល់ផ្សេងទៀត។ ដូច្នេះវិធីសាស្រ្តលេខបានទទួលសារៈសំខាន់ដ៏អស្ចារ្យ។

វិធីសាស្រ្តលេខមានន័យថាវិធីសាស្រ្តសម្រាប់ការដោះស្រាយបញ្ហាដែលត្រូវបានកាត់បន្ថយទៅជានព្វន្ធ និងប្រតិបត្តិការឡូជីខលមួយចំនួនលើលេខ។ អាស្រ័យលើភាពស្មុគស្មាញនៃកិច្ចការ ភាពត្រឹមត្រូវដែលបានបញ្ជាក់ និងវិធីសាស្ត្រដែលបានប្រើ សកម្មភាពមួយចំនួនធំអាចត្រូវបានទាមទារ ហើយនៅទីនេះអ្នកមិនអាចធ្វើដោយគ្មានកុំព្យូទ័រដែលមានល្បឿនលឿននោះទេ។

ដំណោះស្រាយដែលទទួលបានដោយវិធីសាស្ត្រលេខជាធម្មតាប្រហាក់ប្រហែល ពោលគឺវាមានកំហុសមួយចំនួន។ ប្រភពនៃកំហុសក្នុងដំណោះស្រាយប្រហាក់ប្រហែលនៃបញ្ហាគឺ៖

    កំហុសនៃវិធីសាស្រ្តនៃដំណោះស្រាយ;

    កំហុសក្នុងការបង្គត់ក្នុងប្រតិបត្តិការជាមួយលេខ។

កំហុសវិធីសាស្រ្តគឺបណ្តាលមកពីដោយសារតែវិធីសាស្រ្តលេខជាធម្មតាដោះស្រាយបញ្ហាសាមញ្ញមួយទៀតដែលប្រហាក់ប្រហែល (នាំមកកាន់តែជិត) បញ្ហាដើម។ ក្នុងករណីខ្លះវិធីសាស្ត្រលេខគឺ ដំណើរការគ្មានទីបញ្ចប់, ដែល នៅក្នុងដែនកំណត់នាំទៅរកដំណោះស្រាយដែលចង់បាន។ ដំណើរការនេះត្រូវបានរំខាននៅជំហានមួយចំនួន ផ្តល់នូវដំណោះស្រាយប្រហាក់ប្រហែល។

កំហុសក្នុងការបង្គត់អាស្រ័យលើចំនួននៃប្រតិបត្តិការនព្វន្ធដែលបានអនុវត្តនៅក្នុងដំណើរការនៃការដោះស្រាយបញ្ហា។ វិធីសាស្រ្តលេខផ្សេងៗអាចត្រូវបានប្រើដើម្បីដោះស្រាយបញ្ហាដូចគ្នា។ ភាពរសើបចំពោះកំហុសក្នុងការបង្គត់គឺអាស្រ័យយ៉ាងសំខាន់ទៅលើវិធីសាស្ត្រដែលបានជ្រើសរើស។

ការដោះស្រាយសមីការមិនលីនេអ៊ែរ សេចក្តីថ្លែងការណ៍បញ្ហា

ការដោះស្រាយសមីការមិនមែនលីនេអ៊ែរជាមួយនឹងបញ្ហាដែលមិនស្គាល់គឺជាបញ្ហាគណិតវិទ្យាដ៏សំខាន់មួយដែលកើតឡើងនៅក្នុងផ្នែកផ្សេងៗនៃរូបវិទ្យា គីមីវិទ្យា ជីវវិទ្យា និងផ្នែកផ្សេងទៀតនៃវិទ្យាសាស្ត្រ និងបច្ចេកវិទ្យា។

ជាទូទៅ សមីការមិនមែនលីនេអ៊ែរជាមួយមិនស្គាល់មួយអាចត្រូវបានសរសេរ៖

f(x) = 0 ,

កន្លែងណា f(x) - មុខងារបន្តមួយចំនួននៃអាគុយម៉ង់ x.

លេខណាមួយ។ x 0 នៅឯណា f(x 0 ) ≡ 0 ត្រូវបានគេហៅថាឫសនៃសមីការ f(x) = 0.

វិធីសាស្រ្តសម្រាប់ដោះស្រាយសមីការ nonlinear ត្រូវបានបែងចែកទៅជា ត្រង់(ការវិភាគច្បាស់លាស់) និង ដដែលៗ. វិធីសាស្រ្តផ្ទាល់អនុញ្ញាតឱ្យអ្នកសរសេរដំណោះស្រាយក្នុងទម្រង់នៃទំនាក់ទំនងជាក់លាក់ (រូបមន្ត) ។ ក្នុងករណីនេះតម្លៃនៃឫសអាចត្រូវបានគណនាដោយប្រើរូបមន្តនេះក្នុងចំនួនកំណត់នៃប្រតិបត្តិការនព្វន្ធ។ វិធីសាស្រ្តស្រដៀងគ្នានេះត្រូវបានបង្កើតឡើងសម្រាប់ការដោះស្រាយត្រីកោណមាត្រ លោការីត អិចស្ប៉ូណង់ស្យែល និងសមីការពិជគណិតសាមញ្ញផងដែរ។

ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ សមីការមិនលីនេអ៊ែរភាគច្រើនដែលជួបប្រទះក្នុងការអនុវត្តមិនអាចដោះស្រាយបានដោយវិធីសាស្ត្រផ្ទាល់នោះទេ។ សូម្បីតែសម្រាប់សមីការពិជគណិតខ្ពស់ជាងសញ្ញាបត្រទី 4 ក៏មិនអាចទទួលបានដំណោះស្រាយវិភាគក្នុងទម្រង់នៃរូបមន្តដែលមានចំនួនកំណត់នៃប្រតិបត្តិការនព្វន្ធដែរ។ ក្នុងករណីទាំងអស់នោះ វាចាំបាច់ក្នុងការងាកទៅរកវិធីសាស្រ្តលេខដែលធ្វើឱ្យវាអាចទទួលបានតម្លៃប្រហាក់ប្រហែលនៃឫសជាមួយនឹងភាពត្រឹមត្រូវដែលបានផ្តល់ឱ្យណាមួយ។

ជាមួយនឹងវិធីសាស្រ្តលេខ បញ្ហានៃការដោះស្រាយសមីការមិនមែនលីនេអ៊ែរ ត្រូវបានបែងចែកជាពីរដំណាក់កាល៖ ការធ្វើមូលដ្ឋានីយកម្ម(ការបំបែក) នៃឫស, i.e. ស្វែងរកផ្នែកបែបនេះនៅលើអ័ក្ស xដែលក្នុងនោះមានឫសតែមួយ និង ការបញ្ជាក់អំពីឫស, i.e. ការគណនាតម្លៃប្រហាក់ប្រហែលនៃឫសជាមួយនឹងភាពត្រឹមត្រូវដែលបានផ្តល់ឱ្យ។

ការធ្វើមូលដ្ឋានីយកម្មនៃឫស

ដើម្បីបំបែកឫសនៃសមីការ f(x) = 0 ចាំបាច់ត្រូវមានលក្ខណៈវិនិច្ឆ័យដែលធ្វើឱ្យវាអាចផ្ទៀងផ្ទាត់បានថា ជាដំបូងនៅលើផ្នែកដែលកំពុងពិចារណា [ ,] មានឫសមួយ ហើយទីពីរថា ឫសនេះគឺតែមួយគត់នៅលើផ្នែកដែលបានចង្អុលបង្ហាញ។

ប្រសិនបើមុខងារ f(x) គឺបន្តនៅចន្លោះពេល [ ,] ហើយនៅចុងបញ្ចប់នៃផ្នែក តម្លៃរបស់វាមានសញ្ញាផ្សេងគ្នា ពោលគឺឧ។

f() f() < 0 ,

បន្ទាប់មកយ៉ាងហោចណាស់មានឫសមួយនៅលើផ្នែកនេះ។

រូបទី 1. ការបំបែកឫស។ មុខងារ f(x) មិនមែនជាម៉ូណូតូនិចនៅលើចន្លោះពេល [ ,].

លក្ខខណ្ឌនេះ ដូចដែលអាចមើលឃើញពីរូបភាព (1) មិនធានាបាននូវភាពប្លែកនៃឫសនោះទេ។ លក្ខខណ្ឌបន្ថែមគ្រប់គ្រាន់ដែលធានានូវភាពប្លែកនៃឫសនៅលើផ្នែក [ ,] គឺ​ជា​តម្រូវ​ការ​ដែល​អនុគមន៍​មាន​លក្ខណៈ monotonic នៅ​ចន្លោះ​ពេល​នេះ។ ជាសញ្ញានៃភាពឯកតានៃអនុគមន៍ យើងអាចប្រើលក្ខខណ្ឌនៃភាពជាប់លាប់នៃសញ្ញានៃដេរីវេទី 1 f′( x) .

ដូច្នេះប្រសិនបើនៅចន្លោះពេល [ ,] មុខងារគឺបន្ត និង monotonic ហើយតម្លៃរបស់វានៅខាងចុងនៃផ្នែកមានសញ្ញាផ្សេងគ្នា បន្ទាប់មកមានឫសតែមួយនៅលើផ្នែកដែលកំពុងពិចារណា។

ដោយប្រើលក្ខណៈវិនិច្ឆ័យនេះអ្នកអាចបំបែកឫស វិភាគវិធីស្វែងរកចន្លោះពេលនៃ monotonicity នៃអនុគមន៍មួយ។

ការបំបែកឫសអាចធ្វើទៅបាន ក្រាហ្វិកប្រសិនបើវាអាចធ្វើទៅបានដើម្បីបង្កើតក្រាហ្វនៃអនុគមន៍ y=f(x) ។ ឧទាហរណ៍ ក្រាហ្វនៃអនុគមន៍ក្នុងរូបភាព (1) បង្ហាញថាមុខងារនេះនៅលើចន្លោះពេលអាចបែងចែកជាបីចន្លោះ monotonicity ហើយនៅលើចន្លោះពេលនេះវាមានឫសបី។

ការបំបែកឫសក៏អាចធ្វើបានដែរ។ តារាងវិធី។ អនុញ្ញាតឱ្យយើងសន្មត់ថាឫសទាំងអស់នៃសមីការ (2.1) ដែលយើងចាប់អារម្មណ៍គឺស្ថិតនៅលើចន្លោះ [ ក, ខ] ជម្រើសនៃផ្នែកនេះ (ចន្លោះពេលស្វែងរកឫស) អាចត្រូវបានធ្វើឡើងជាឧទាហរណ៍ ដោយផ្អែកលើការវិភាគនៃបញ្ហារាងកាយជាក់លាក់ ឬបញ្ហាផ្សេងទៀត។

អង្ករ។ 2. វិធីសាស្ត្រ Tabular នៃការធ្វើមូលដ្ឋានីយកម្មជា root ។

យើងនឹងគណនាតម្លៃ f(x) ចាប់ផ្តើមពីចំណុច x=ផ្លាស់ទីទៅខាងស្តាំជាមួយនឹងជំហានមួយចំនួន ម៉ោង(រូបទី 2) ។ ដរាបណាតម្លៃដែលនៅជាប់គ្នាត្រូវបានរកឃើញ f(x) មានសញ្ញាផ្សេងគ្នា ដូច្នេះតម្លៃដែលត្រូវគ្នានៃអាគុយម៉ង់ xអាចត្រូវបានចាត់ទុកថាជាព្រំដែននៃផ្នែកដែលមានឫស។

ភាពជឿជាក់នៃវិធីសាស្ត្រតារាងសម្រាប់ការបំបែកឫសនៃសមីការគឺអាស្រ័យលើលក្ខណៈនៃមុខងារ f(x) និងលើទំហំជំហានដែលបានជ្រើសរើស ម៉ោង. ជាការពិតណាស់ប្រសិនបើតម្លៃតូចមួយគ្រប់គ្រាន់ ម៉ោង(ម៉ោង<<||) នៅលើព្រំដែននៃផ្នែកបច្ចុប្បន្ន [ x, x+ម៉ោង] មុខងារ f(x) យកតម្លៃនៃសញ្ញាដូចគ្នា បន្ទាប់មកវាជាធម្មជាតិក្នុងការរំពឹងថាសមីការ f(x) = 0 មិនមានឫសគល់លើផ្នែកនេះទេ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយនេះមិនមែនតែងតែជាករណីទេ: ប្រសិនបើលក្ខខណ្ឌនៃ monotonicity នៃមុខងារមិនត្រូវបានបំពេញ f(x) នៅលើផ្នែក [ x, x+ម៉ោង] អាចជាឫសគល់នៃសមីការ (រូបទី ៣ ក)។

រូប ៣ ក រូប ៣ ខ

វាក៏មានឫសជាច្រើននៅលើផ្នែក [ x, x+ម៉ោង] ក៏អាចលេចឡើងប្រសិនបើលក្ខខណ្ឌត្រូវបានបំពេញ f(x) f(x+ ម៉ោង) < 0 (រូបទី 3 ខ) ។ ដោយគិតទុកជាមុនអំពីស្ថានភាពបែបនេះ អ្នកគួរតែជ្រើសរើសតម្លៃតូចល្មម ម៉ោង.

ដោយការបំបែកឫសតាមរបៀបនេះ យើងទទួលបានតម្លៃប្រហាក់ប្រហែលរបស់វាយ៉ាងសំខាន់រហូតដល់ជំហានដែលបានជ្រើសរើស។ ដូច្នេះ ជាឧទាហរណ៍ ប្រសិនបើយើងយកផ្នែកកណ្តាលនៃផ្នែកធ្វើមូលដ្ឋានីយកម្មជាតម្លៃប្រហាក់ប្រហែលនៃ root នោះ កំហុសដាច់ខាតនៃតម្លៃនេះនឹងមិនលើសពីពាក់កណ្តាលនៃជំហានស្វែងរកទេ ( ម៉ោង/2). ដោយកាត់បន្ថយជំហាននៅក្នុងតំបន់ជុំវិញនៃឫសនីមួយៗ វាអាចទៅរួច ជាគោលការណ៍ដើម្បីបង្កើនភាពត្រឹមត្រូវនៃការបំបែកឫសទៅនឹងតម្លៃដែលបានកំណត់ទុកជាមុនណាមួយ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយវិធីសាស្រ្តនេះតម្រូវឱ្យមានការគណនាយ៉ាងច្រើន។ ដូច្នេះនៅពេលធ្វើការពិសោធន៍ជាលេខជាមួយនឹងភាពខុសគ្នានៃប៉ារ៉ាម៉ែត្រនៃបញ្ហា នៅពេលដែលចាំបាច់ត្រូវស្វែងរកឫសម្តងហើយម្តងទៀត វិធីសាស្ត្របែបនេះមិនសមស្របសម្រាប់ការចម្រាញ់ឫសទេ ហើយប្រើសម្រាប់តែការបំបែក (កំណត់ទីតាំង) ឫស ពោលគឺឧ។ កំណត់ការប៉ាន់ស្មានដំបូងចំពោះពួកគេ។ ការចម្រាញ់ឫសត្រូវបានអនុវត្តដោយប្រើវិធីសាស្រ្តសន្សំសំចៃបន្ថែមទៀត។

វិធីសាស្រ្តធ្វើម្តងទៀត

វិធីសាស្រ្តធ្វើឡើងវិញសាមញ្ញសម្រាប់សមីការ f(x) = 0 មានដូចខាងក្រោម៖

1) សមីការដើមត្រូវបានបំប្លែងទៅជាទម្រង់ដែលងាយស្រួលសម្រាប់ការធ្វើម្តងទៀត៖

x = φ (X). (2.2)

2) ជ្រើសរើសការប៉ាន់ស្មានដំបូង X 0 និងគណនាការប៉ាន់ស្មានជាបន្តបន្ទាប់ដោយប្រើរូបមន្តដដែលៗ
x k = φ (x k -1), k =1,2, ... (2.3)

ប្រសិនបើមានដែនកំណត់នៃលំដាប់ដដែលៗ នោះគឺជាឫសគល់នៃសមីការ f(x) = 0, i.e. f(ξ ) =0.

y = φ (X)

ក x 0 x 1 x 2 ជី

អង្ករ។ ២. ដំណើរការបង្រួបបង្រួម

នៅក្នុងរូបភព។ រូបភាពទី 2 បង្ហាញពីដំណើរការនៃការទទួលបានចំនួនប្រហាក់ប្រហែលបន្ទាប់ដោយប្រើវិធីធ្វើម្តងទៀត។ លំដាប់​នៃ​ការ​ប៉ាន់​ប្រមាណ​ចូល​ទៅ​ជា​ឫស ξ .

មូលដ្ឋានទ្រឹស្ដីសម្រាប់អនុវត្តវិធីសាស្រ្តដដែលៗត្រូវបានផ្តល់ឱ្យដោយទ្រឹស្តីបទខាងក្រោម។

ទ្រឹស្តីបទ ២.៣. សូមឱ្យលក្ខខណ្ឌខាងក្រោមត្រូវបានបំពេញ:

1) ឫសនៃសមីការ X= φ(x)ជាកម្មសិទ្ធិរបស់ផ្នែក [ , ];

2) តម្លៃមុខងារទាំងអស់។ φ (X) ជាកម្មសិទ្ធិរបស់ផ្នែក [ , ], ធ. អ៊ី φ (X)≤;

3) មានចំនួនវិជ្ជមានបែបនេះ q< 1, អ្វីទៅជាដេរីវេ φ "(x) នៅគ្រប់ចំណុចនៃផ្នែក [ , ] បំពេញវិសមភាព | φ "(x) | ≤ q.

1) លំដាប់លំដោយ x ន= φ (x p- 1)(n = 1, 2, 3, ... ) បញ្ចូលគ្នាសម្រាប់ណាមួយ។ x 0 Î [ , ];

2) ដែនកំណត់នៃលំដាប់លំដោយគឺជាឫសគល់នៃសមីការ

x = φ(x), ឧ x k= ξ បន្ទាប់មក ξ = φ (ξ);

3) វិសមភាពដែលបង្ហាញពីអត្រានៃការបង្រួបបង្រួមនៃលំដាប់លំដោយគឺពិត

| ξ -x k | ≤ (b-a)×q k ។(2.4)

ជាក់ស្តែង ទ្រឹស្តីបទនេះកំណត់លក្ខខណ្ឌយ៉ាងតឹងរ៉ឹង ដែលត្រូវតែត្រួតពិនិត្យមុនពេលអនុវត្តវិធីសាស្ត្រដដែលៗ។ ប្រសិនបើដេរីវេនៃមុខងារ φ (x) គឺធំជាងមួយនៅក្នុងតម្លៃដាច់ខាត បន្ទាប់មកដំណើរការដដែលៗខុសគ្នា (រូបភាពទី 3)។

y = φ (x) y = x

អង្ករ។ ៣. ដំណើរ​ការ​ផ្ទួន​គ្នា

ជាលក្ខខណ្ឌមួយសម្រាប់ការបង្រួបបង្រួមនៃវិធីសាស្រ្តដដែលៗ វិសមភាព

|x k - x k - 1 | ε . (2.5)

វិធីសាស្រ្តអង្កត់ធ្នូគឺដើម្បីជំនួសខ្សែកោង នៅ = f(x) ផ្នែកបន្ទាត់ឆ្លងកាត់ចំណុច ( , f()) និង ( , f()) អង្ករ។ ៤). Abscissa នៃចំណុចប្រសព្វនៃបន្ទាត់ជាមួយអ័ក្ស អូត្រូវបានយកជាវិធីសាស្រ្តបន្ទាប់។

ដើម្បីទទួលបានរូបមន្តគណនាសម្រាប់វិធីសាស្ត្រអង្កត់ធ្នូ យើងសរសេរសមីការនៃបន្ទាត់ត្រង់ឆ្លងកាត់ចំនុច ( , f()) និង ( , f()) និង, សមីការ នៅដល់សូន្យ យើងនឹងរកឃើញ X:

Þ

Chord Method Algorithm :

1) អនុញ្ញាតឱ្យ k = 0;

2) គណនាលេខបន្ទាប់បន្សំ៖ k = k + 1.

តោះរកមួយបន្ទាប់ទៀត។ k-e ការប៉ាន់ស្មានដោយប្រើរូបមន្ត៖

x k= - f()( - )/(f() - f()).

ចូរយើងគណនា f(x k);

3) ប្រសិនបើ f(x k)= 0 (ឫសត្រូវបានរកឃើញ) បន្ទាប់មកទៅកាន់ជំហានទី 5 ។

ប្រសិនបើ f(x k) × f()>0 បន្ទាប់មក = x kបើមិនដូច្នេះទេ = x k;

4) ប្រសិនបើ |x k – x k -1 | > ε បន្ទាប់មកទៅកាន់ជំហានទី 2;

5) បង្ហាញតម្លៃនៃឫស x k ;

មតិយោបល់. សកម្មភាពនៃកថាខណ្ឌទីបីគឺស្រដៀងគ្នាទៅនឹងសកម្មភាពនៃវិធីសាស្រ្តនៃការបែងចែកពាក់កណ្តាល។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ នៅក្នុងវិធីសាស្ត្រអង្កត់ធ្នូ នៅជំហាននីមួយៗ ចុងបញ្ចប់ដូចគ្នានៃផ្នែក (ស្តាំ ឬឆ្វេង) អាចត្រូវបានផ្លាស់ប្តូរប្រសិនបើក្រាហ្វនៃមុខងារនៅក្នុងសង្កាត់នៃឫសគឺប៉ោងឡើងលើ (រូបភាពទី 4, ) ឬ concave ចុះ (រូបភាព 4, ) ដូច្នេះ ភាពខុសគ្នារវាងការប៉ាន់ប្រមាណជិតខាង ត្រូវបានប្រើក្នុងលក្ខណៈវិនិច្ឆ័យនៃការបញ្ចូលគ្នា។

អង្ករ។ ៤. វិធីសាស្រ្តអង្កត់ធ្នូ

4. វិធីសាស្រ្តរបស់ញូតុន(តង់សង់)

អនុញ្ញាតឱ្យតម្លៃប្រហាក់ប្រហែលនៃឫសនៃសមីការត្រូវបានរកឃើញ f(x) = 0 ហើយបញ្ជាក់វា។ x ន.រូបមន្តគណនា វិធីសាស្រ្តរបស់ញូតុនដើម្បីកំណត់វិធីសាស្រ្តបន្ទាប់ x ន+1 អាចទទួលបានតាមពីរវិធី។

វិធីសាស្រ្តទីមួយបង្ហាញពីអត្ថន័យធរណីមាត្រ វិធីសាស្រ្តរបស់ញូតុនហើយមាននៅក្នុងការពិតដែលថាជំនួសឱ្យចំណុចប្រសព្វនៃក្រាហ្វនៃអនុគមន៍ នៅ= f(x) ជាមួយអ័ក្ស អូរកមើលចំណុចប្រសព្វជាមួយអ័ក្ស អូតង់សង់​ត្រូវ​បាន​គូរ​ទៅ​ក្រាហ្វ​នៃ​អនុគមន៍​នៅ​ចំណុច ( x ន,f(x ន)) ដូចបង្ហាញក្នុងរូប។ 5. សមីការតង់សង់មានទម្រង់ y - f(x ន)= f"(x ន)(x- x ន).

អង្ករ។ ៥. វិធីសាស្ត្រញូតុន (តង់សង់)

នៅចំណុចប្រសព្វនៃតង់សង់ជាមួយអ័ក្ស អូអថេរ នៅ= 0. សមីការ នៅដល់សូន្យ យើងបង្ហាញ Xហើយយើងទទួលបានរូបមន្ត វិធីសាស្រ្តតង់សង់ :

(2.6)

វិធីទីពីរ៖ ពង្រីកមុខងារ f(x) ចូលទៅក្នុងស៊េរី Taylor នៅជិតចំណុចមួយ។ x = x n:

អនុញ្ញាតឱ្យយើងដាក់កម្រិតខ្លួនយើងទៅនឹងលក្ខខណ្ឌលីនេអ៊ែរទាក់ទងនឹង ( X- x ន) កំណត់ទៅសូន្យ f(x) និងបង្ហាញពីការមិនស្គាល់ពីសមីការលទ្ធផល Xតំណាងដោយ x ន+1 យើងទទួលបានរូបមន្ត (2.6) ។

ចូរយើងបង្ហាញលក្ខខណ្ឌគ្រប់គ្រាន់សម្រាប់ការបង្រួបបង្រួមនៃវិធីសាស្ត្ររបស់ញូតុន។

ទ្រឹស្តីបទ ២.៤. អនុញ្ញាតឱ្យនៅលើផ្នែក [ , ]លក្ខខណ្ឌត្រូវបានបំពេញ៖

1) មុខងារ f(x) និងនិស្សន្ទវត្ថុរបស់វា។ f"(X) និង f ""(x) បន្ត;

2) និស្សន្ទវត្ថុ f"(x) និង f""(x) ខុសពីសូន្យ និងរក្សាសញ្ញាថេរជាក់លាក់។

3) f()× f() < 0 (មុខងារ f(xការផ្លាស់ប្តូរសញ្ញានៅលើផ្នែក) ។
បន្ទាប់មកមានផ្នែកមួយ [ α , β ] ដែលមានឫសដែលចង់បាននៃសមីការ f(x) = 0 ដែល​លំដាប់​ដដែលៗ (2.6) ចូល​រួម។ ប្រសិនបើជាសូន្យប្រហាក់ប្រហែល X 0 ជ្រើសរើសចំណុចព្រំដែននោះ [ α , β ] ដែលសញ្ញានៃអនុគមន៍ស្របគ្នានឹងសញ្ញានៃដេរីវេទី 2 ។

ទាំងនោះ។ f(x 0)× f"(x 0)>0 បន្ទាប់មក​លំដាប់​ដែល​ធ្វើ​ឡើង​វិញ​ត្រូវ​រួម​គ្នា​ជា​ឯកតា

មតិយោបល់. ចំណាំថាវិធីសាស្ត្រអង្កត់ធ្នូមកពីទិសដៅផ្ទុយ ហើយវិធីសាស្ត្រទាំងពីរនេះអាចបំពេញគ្នាទៅវិញទៅមក។ ការរួមបញ្ចូលគ្នាក៏អាចធ្វើទៅបានដែរ។ វិធីសាស្រ្ត chord-tangent ។

5. វិធីសាស្រ្ត Secant

វិធីសាស្ត្រ secant អាចទទួលបានពីវិធីសាស្ត្ររបស់ញូតុន ដោយជំនួសដេរីវេដោយកន្សោមប្រហាក់ប្រហែល - រូបមន្តខុសគ្នា៖

, ,

. (2.7)

រូបមន្ត (2.7) ប្រើការប៉ាន់ស្មានមុនពីរ x ននិង x n - 1. ដូច្នេះសម្រាប់ការប៉ាន់ស្មានដំបូងដែលបានផ្តល់ឱ្យ X 0 វាចាំបាច់ក្នុងការគណនាការប៉ាន់ស្មានបន្ទាប់ x 1 , ឧទាហរណ៍ ដោយវិធីសាស្ត្ររបស់ញូតុន ជាមួយនឹងការជំនួសប្រហាក់ប្រហែលនៃដេរីវេតាមរូបមន្ត

,

ក្បួនដោះស្រាយនៃវិធីសាស្ត្រ secant:

1) តម្លៃដំបូងត្រូវបានកំណត់ X 0 និងកំហុស ε . ចូរយើងគណនា

;

2) សម្រាប់ n = 1, 2, ... ខណៈពេលដែលលក្ខខណ្ឌត្រូវបានបំពេញ | x នx ន -1 | > ε , គណនា x n+ 1 យោងតាមរូបមន្ត (2.7) ។