Метод Ньютона, или метод касательных, — это численный метод нахождения корней уравнения. Он основан на итеративном процессе, который приближает решение с помощью производной функции.
Дано уравнение:
- ƒ(x) = exp(x) + x - 7 = 0
Шаги решения:
- Выбор начального приближения x₀: Для выбора начального приближения можно использовать графический метод или оценку. В данном случае, заметим, что exp(x) быстро растет, и для x = 1 значение функции будет меньше 0, а для x = 2 больше 0. Таким образом, можно выбрать x₀ = 1.5.
- Нахождение производной функции: Производная ƒ'(x) = exp(x) + 1.
- Формула метода Ньютона: Новый приближенный корень вычисляется как:
- xₙ₊₁ = xₙ - ƒ(xₙ) / ƒ'(xₙ)
- Вычисление итераций:
- Итерация 1: x₀ = 1.5
- ƒ(x₀) = exp(1.5) + 1.5 - 7 ≈ -2.351
- ƒ'(x₀) = exp(1.5) + 1 ≈ 5.481
- x₁ = 1.5 - (-2.351 / 5.481) ≈ 1.929
- Итерация 2: x₁ = 1.929
- ƒ(x₁) = exp(1.929) + 1.929 - 7 ≈ 0.050
- ƒ'(x₁) = exp(1.929) + 1 ≈ 7.889
- x₂ = 1.929 - (0.050 / 7.889) ≈ 1.923
- Итерация 3: x₂ = 1.923
- ƒ(x₂) = exp(1.923) + 1.923 - 7 ≈ 0.0003
- ƒ'(x₂) = exp(1.923) + 1 ≈ 7.851
- x₃ = 1.923 - (0.0003 / 7.851) ≈ 1.923
- Проверка точности: Поскольку разница между x₂ и x₃ составляет менее 0.01, приближение можно считать достаточно точным.
Таким образом, корень уравнения с точностью до 0.01 находится в точке x ≈ 1.923.