Одним из наиболее эффективных численного решения уравнений является метод итерации. Сущность этого метода заключается в следующем. Пусть дано уравнение f(x)=0.
Заменим его равносильным уравнением x=φ(x).
Выберем начальное приближение корня x0 и подставим его в правую часть уравнения. Тогда получим некоторое число x1=φ(x0).
Подставляя теперь в правую часть вместо x0 число x1 получим число x2=φ(x1). Повторяя этот процесс, будем иметь последовательность чисел xn=φ(xn-1)
Если эта последовательность сходящаяся, то есть существует предел ξ = lim(xn), то переходя к пределу в равенстве и предполагая функцию φ(x) непрерывной найдем lim(xn) = φ(lim(xn-1)), n → ∞ или ξ=φ(ξ).
Таким образом, предел ξ является корнем уравнения и может быть вычислен по формуле с любой степенью точности.
Находим первую производную:
dF/dx = 4•x3+4
Решение.
Представим уравнение в форме:
x = x - λ((x4+4*x-3))
Найдем максимальное значение производной от функции f(x) = (x4+4*x-3)
max(4•x3+4) ≈ 8
Значение λ = 1/(8) ≈ 0.125
Таким образом, решаем следующее уравнение:
x-0.125*((x4+4*x-3)) = 0
F(0)=-3; F(1)=2
Поскольку F(0)*F(1)<0 (т.е. значения функции на его концах имеют противоположные знаки), то корень лежит в пределах [0;1].
Пошаговое объяснение:
Сначала заметим, что сумма 1+2+...+n+57 должна быть четным числом, чтобы камень и гирьки можно было разложить на две равных чаши.
Отсюда сумма S = 1+2+...+n должна быть нечетной.
Найдем, при каком минимальном n можно уравновесить камень весом 57 грамм.
n = 10: S = 1+2+3+4+5+6+7+8+9+10 = 55 < 57 - мало.
n = 11: S = 55 + 11 = 66 > 57. Но S четное, поэтому не подходит.
n = 12: S = 66 + 12 = 78 - опять четное.
n = 13: S = 78 + 13 = 91 - подходит. Попробуем разложить на чаши.
Масса на каждой чаше должна быть:
m = (91 + 57)/2 = 148/2 = 74
На одной чаше: 57 + 1+2+3+4+7 = 57 + 17 = 74
На второй чаше: 5+6+8+9+10+11+12+13 = 19+10+20+25 = 29+45 = 74
На одной чаше с камнем получилось 5 гирек: 1,2,3,4,7.
n = 14: S = 91 + 14 = 105 - подходит. Раскладываем на чаши.
m = (105 + 57)/2 = 162/2 = 81
На одной чаше: 57 + 1+2+3+4+5+9 = 57 + 24 = 81
На второй чаше: 6+7+8+10+11+12+13+14 = 20+15+10+11+25 = 45+36 = 81
На одной чаше с камнем получилось 6 гирек: 1,2,3,4,5,9
И мне кажется, что при увеличении n количество гирек на чаше с камнем может расти неограниченно.
Например, при n = 17: S = 153, m = (153+57)/2 = 210/2 = 105
На одной чаше: 57 + 1+2+3+4+5+6+7+9+11 = 57 + 28 + 20 = 105
На другой чаше: 8+10+12+13+14+15+16+17 = 30+30+30+15 = 105
На одной чаше с камнем получилось 9 гирек: 1,2,3,4,5,6,7,9,11.
И так далее.
Найдем корни уравнения:
(x4+4·x-3) = 0
ε = 0.001
Используем для этого Метод итераций.
Одним из наиболее эффективных численного решения уравнений является метод итерации. Сущность этого метода заключается в следующем. Пусть дано уравнение f(x)=0.
Заменим его равносильным уравнением x=φ(x).
Выберем начальное приближение корня x0 и подставим его в правую часть уравнения. Тогда получим некоторое число x1=φ(x0).
Подставляя теперь в правую часть вместо x0 число x1 получим число x2=φ(x1). Повторяя этот процесс, будем иметь последовательность чисел xn=φ(xn-1)
Если эта последовательность сходящаяся, то есть существует предел ξ = lim(xn), то переходя к пределу в равенстве и предполагая функцию φ(x) непрерывной найдем lim(xn) = φ(lim(xn-1)), n → ∞ или ξ=φ(ξ).
Таким образом, предел ξ является корнем уравнения и может быть вычислен по формуле с любой степенью точности.
Находим первую производную:
dF/dx = 4•x3+4
Решение.
Представим уравнение в форме:
x = x - λ((x4+4*x-3))
Найдем максимальное значение производной от функции f(x) = (x4+4*x-3)
max(4•x3+4) ≈ 8
Значение λ = 1/(8) ≈ 0.125
Таким образом, решаем следующее уравнение:
x-0.125*((x4+4*x-3)) = 0
F(0)=-3; F(1)=2
Поскольку F(0)*F(1)<0 (т.е. значения функции на его концах имеют противоположные знаки), то корень лежит в пределах [0;1].
Остальные расчеты сведем в таблицу.
N x F(x)
1 0 -3
2 0.375 -1.4802
3 0.56 -0.6615
4 0.6427 -0.2585
5 0.675 -0.09225
6 0.6866 -0.03157
7 0.6905 -0.01063
8 0.6918 -0.00356
ответ: x = 0.69183629621011; F(x) = -0.00356
Пошаговое объяснение:
Правильно? ,а то не уверен