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单点弦法

 

1.单点弦法的迭代公式

    设实函数在区间[a,b]上单调连续,,且满足,则方程在区间[a,b]内存在惟一实根

单点弦法的基本做法是,在区间[a,b]上任意选取互异两点c ,过曲线上点作弦,其方程为

此弦与x轴交点的横坐标为

作为方程的根的第一近似值。

    若,则;否则再过点(), ()作弦,此弦与x轴交点的横坐标为

作为方程的根的第二近似值。

    一般地,如果已求得的第n个近似值,则过点(), ()作弦,此弦与x轴交点的横坐标为

                              (8.7)

作为方程的根的第n+1个近似值。式(8.7)为单点弦法的迭代公式

2.单点弦法的收敛性

定理8.2. 设在区间[a,b]上存在二阶连续导数,且满足条件

在[a,b]上不等于零

(3)在[a,b]上不变号

则选取ca, b中满足.的一个,为另一个 则由单点弦法迭代公式(8.7)

得到的近似根序列单调线性收敛于方程在区间[a,b]内的唯一根

证明 由条件(1)(2)知方程在区间[a,b]内有唯一根

为了证明收敛于,先证明为单调有界序列。

不失一般性,不妨设,可得

再证明。因单调上升,所以只需证明即可。为此构造函数

则有                

其中位于之间。为单调上升函数,

由此证明了

一般地,由 可同样证明

由此得(8.7)产生的近似根序列单调上升,且有上界

所以必有极限,设为

对式(8.7)两边取极限得

再由方程在区间[a,b]内有唯一根,得

下面证明单点弦法具有线性敛速,为此令

则由式(8.7)得

应用微分中值定理得

其中位于与之间。

其中位于之间。

时,单点弦法线性收敛。

例4  计算的单点弦法迭代公式,并用它计算,准确到

    计算等同于求方程

的正根,由,代入单点弦法迭代公式(8.7)得


下面用它计算.

因为,在区间,选取

用上面导出的单点弦法公式

具体计算如表8-4所示:

表8-4

0

1

2

3

1.7

1.731 428 5

1.732 038 8

1.732 050 5

-0.11

-0.002 154 4

-4.16×10

-1.1×10

因为

所以

1.732 050 5

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