二分法的定義:
對于區(qū)間[a,b]上連續(xù)不斷,且f(a)?f(b)<0的函數(shù)y=f(x),通過不斷把函數(shù)f(x)的零點所在的區(qū)間一分為二,使區(qū)間的兩個端點逐步逼近零點,進而得到零點近似解的方法叫做二分法。
給定精確度ξ,用二分法求函數(shù)f(x)的零點的近似值的步驟:
(1)確定區(qū)間[a,b],驗證f(a)?f(b)<0,給定精確度ξ; (2)求區(qū)間(a,b)的中點x1; (3)計算f(x1), ①若f(x1)=0,則就是函數(shù)的零點; ②若f(a)?f(x1)<0,則令b=x1(此時零點x0∈(a,x1)); ③若f(x1)?f(b)<0,則令a=x1(此時零點x0∈(x1,b)); (4)判斷是否達到精確度ξ,即若|a-b|<ξ,則達到零點近似值a(或b);否則重復(fù)(2)-(4)。
利用二分法求方程的近似解的特點:
(1)二分法的優(yōu)點是思考方法非常簡明,缺點是為了提高解的精確度,求解的過程比較長,有些計算不用計算工具甚至無法實施,往往需要借助于科學(xué)計算器.(2)二分法是求實根的近似計算中行之有效的最簡單的方法,它只要求函數(shù)是連續(xù)的,因此它的使用范圍很廣,并便于在計算機上實現(xiàn),但是它不能求重根,也不能求虛根。
關(guān)于用二分法求函數(shù)零點近似值的步驟應(yīng)注意以下幾點:
①第一步中要使區(qū)間長度盡量小,f(a),f(b)的值比較容易計算,且f(a).f(b)<0;②根據(jù)函數(shù)的零點與相應(yīng)方程根的關(guān)系,求函數(shù)的零點與求相應(yīng)方程的根是等價的,對于求方程f(x)=g(x)的根,可以構(gòu)造函數(shù)F(x)=f(x)-g(x),函數(shù)F(x)的零點即為方程f(x)=g(x)的根;③設(shè)函數(shù)的零點為x0,則a<x0<b,作出數(shù)軸,在數(shù)軸上標(biāo)出a,b,x0對應(yīng)的點,如圖,所以0<x0-a<b-a,a一b<x0-b<0.由于|a -b|<ε,所以|x0 -a|<b-a<ε,|x0 -b|<|a -b|<ε即a或b作為函數(shù)的零點x0的近似值都達到給定的精確度ε④我們可用二分法求方程的近似解.由于計算量大,而且是重復(fù)相同的步驟,因此,我們可以通過設(shè)計一定的計算程序,借助計算器或計算機完成計算.
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