Метод бисекции — это численный метод нахождения корней уравнений, который основан на теореме о промежуточном значении. Он требует, чтобы функция была непрерывной на заданном интервале и чтобы значения функции на концах интервала имели разные знаки. Давайте рассмотрим, как применить метод бисекции для уравнения x³ - 11x + 2 = 0 на интервале (0, 1) с заданной точностью ε = 0.05.
Шаги решения:
- Проверка условия:
- Вычислим значения функции на концах интервала:
- f(0) = 0³ - 11*0 + 2 = 2
- f(1) = 1³ - 11*1 + 2 = 1 - 11 + 2 = -8
- Поскольку f(0) > 0 и f(1) < 0, условие для применения метода бисекции выполняется.
- Итерации метода бисекции:
- Начальные значения: a = 0, b = 1.
- На каждой итерации мы будем находить середину интервала c = (a + b) / 2 и вычислять f(c).
Теперь проведем итерации:
- Итерация 1:
- c = (0 + 1) / 2 = 0.5
- f(0.5) = (0.5)³ - 11*(0.5) + 2 = 0.125 - 5.5 + 2 = -3.375
- Поскольку f(0) > 0 и f(0.5) < 0, обновляем b: b = 0.5.
- Итерация 2:
- c = (0 + 0.5) / 2 = 0.25
- f(0.25) = (0.25)³ - 11*(0.25) + 2 = 0.015625 - 2.75 + 2 = -0.734375
- Поскольку f(0) > 0 и f(0.25) < 0, обновляем b: b = 0.25.
- Итерация 3:
- c = (0 + 0.25) / 2 = 0.125
- f(0.125) = (0.125)³ - 11*(0.125) + 2 = 0.001953125 - 1.375 + 2 = 0.626953125
- Поскольку f(0.125) > 0, обновляем a: a = 0.125.
- Итерация 4:
- c = (0.125 + 0.25) / 2 = 0.1875
- f(0.1875) = (0.1875)³ - 11*(0.1875) + 2 = 0.006591796875 - 2.0625 + 2 = -0.055908203125
- Поскольку f(0.125) > 0 и f(0.1875) < 0, обновляем b: b = 0.1875.
- Итерация 5:
- c = (0.125 + 0.1875) / 2 = 0.15625
- f(0.15625) = (0.15625)³ - 11*(0.15625) + 2 = 0.00390625 - 1.71875 + 2 = 0.28515625
- Поскольку f(0.15625) > 0, обновляем a: a = 0.15625.
- Итерация 6:
- c = (0.15625 + 0.1875) / 2 = 0.171875
- f(0.171875) = (0.171875)³ - 11*(0.171875) + 2 = 0.005035400390625 - 1.890625 + 2 = 0.114410400390625
- Поскольку f(0.171875) > 0, обновляем a: a = 0.171875.
- Итерация 7:
- c = (0.171875 + 0.1875) / 2 = 0.1796875
- f(0.1796875) = (0.1796875)³ - 11*(0.1796875) + 2 = 0.005756259918212891 - 1.9765625 + 2 = 0.029193878173828125
- Поскольку f(0.1796875) > 0, обновляем a: a = 0.1796875.
- Итерация 8:
- c = (0.1796875 + 0.1875) / 2 = 0.18359375
- f(0.18359375) = (0.18359375)³ - 11*(0.18359375) + 2 = 0.006153106689453125 - 2.01953125 + 2 = -0.013378143310546875
- Поскольку f(0.1796875) > 0 и f(0.18359375) < 0, обновляем b: b = 0.18359375.
Мы продолжаем итерации, пока длина интервала (b - a) не станет меньше ε = 0.05. В данном случае, после нескольких итераций, мы можем остановиться, когда b - a < ε.
Результат: На основе метода бисекции мы можем найти корень уравнения x³ - 11x + 2 = 0 на интервале (0, 1) с заданной точностью. Корень будет находиться где-то между 0.1796875 и 0.18359375.