
Перед нами стоит все та же задача: найти корень уравнения вида с точностью
, если известно, что корень принадлежит промежутку
. Как и в предыдущем пункте введем функцию
на отрезке
(рис. 46.4), график которой пересекает ось
в некоторой точке
. Цель метода не изменилась — найти абсциссу точки
— значение
.
Выполним следующие действия:
- Проведем касательную к графику функции
в точке
. Она пересекает ось
в точке с абсциссой
.
- Выберем точку на кривой, абсцисса которой равна
— точка
.
- Проведем касательную к графику функции
в точке
. Она пересекает ось
в точке с абсциссой
.
- Выберем точку на кривой, абсцисса которой равна
— точка
и т.д. до тех пор, пока не будет справедливо неравенство:
.
Выведем формулы для нахождения :
1. Выпишем координаты точки :
2. Составим уравнение касательной, проведенной к графику функции в точке
:
3. Найдем точку пересечения касательной с осью . Она имеет координаты
. Заменим в уравнении пункта 2
на
,
на 0:
.
Выразим :
.
4. Поскольку для нахождения нужно проводить новую касательную в точке
и находить точку ее пересечения с осью
, произведем по аналогии следующую замену: роль
будет выполнять
, роль
. Получим, что
.
5. Обобщим проведенные рассуждения. Для нахождения будем использовать следующую формулу:
.

В рассмотренном нами случае исходной точкой, в которой проводилась первая касательная, была точка .
Возможен и другой вариант: исходной может быть точка (рис. 46.5).
Правило выбора исходной точки:
Исходной точкой является тот конец отрезка , для которого знак функции совпадает со знаком второй производной в данной точке.
Пример №46.3.
Найти приближенное решение уравнения на
, использую метод касательных с точностью
.
Решение:
Составим функцию .
1. Выберем исходную точку. Воспользуемся решением примера 46.2, где было показано, что для знак функции совпадает со знаком второй производной. Следовательно, точка
будет являться исходной, а
— абсцисса исходной точки.
2. В силу достаточной сложности вычислений при применении данного метода, выполним расчеты в программе Microsoft Excel.
В качестве шапки таблицы возможен следующий вариант:

В столбце будет указываться номер выполняемого шага
. Первое значение
выберем равным 0.
В столбце будут располагаться значения
и т.д. В качестве
в ячейку
заносится координата
исходной точки. В нашем примере это
.
В столбце будут содержаться значения функции в точках
и т.д., необходимые для расчета
по формуле (4). Поскольку
, то в ячейку
введем формулу:
.
В столбце будут содержаться значения производной функции в точках
и т.д., необходимые для расчета по формуле (4). Поскольку
, то в ячейку
введем формулу:
.
В столбце будет осуществляться проверка того, не превосходит ли
заданной точности
. Эта проверка будет начинаться с первого шага, и ячейка
не заполняется. После заполнения второй строки таблица будет иметь вид:

Начнем заполнение третьей строки. Номер шага в ячейке будет равен 1.
Для расчета в ячейке
применим формулу (4), которая в программе Microsoft Excel примет вид:
.
Для расчета в ячейке
достаточно просто скопировать формулу из ячейки
, и она будет иметь вид:
.
Аналогично для расчета в ячейку
достаточно скопировать формулу из ячейки
, и она будет иметь вид:
.
В ячейку занесем формулу для расчета модуля разности между последующим и предыдущим значением
. Произведем проверку: если содержимое этой ячейки больше
, то расчеты необходимо продолжить, меньше — закончить.
После заполнения третьей строки таблица будет иметь вид:

Как отмечалось выше, все формулы уже введены, в дальнейшем будем использовать только автозаполнение и осуществлять проверку в столбце . После выполнения следующих шагов таблица будет иметь вид:

Видим, что в ячейке содержимое
(означает
) стало меньше заданной точности
, следовательно, расчеты следует закончить и в качестве приближенного решения уравнения взять последнее
с точностью два знака после запятой. В нашем примере это
.
Ответ: .
Эта лекция взята с главной страницы на которой находится курс лекций с теорией и примерами решения по всем разделам высшей математики:
Другие лекции по высшей математике, возможно вам пригодятся:
Понятие алгебраического и трансцендентного уравнения и методов их приближенного решения. |
Метод хорд. |
Задача численного интегрирования. |
Формулы прямоугольников. |