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二分法

摘要:用二分法求方程的近似解是《普通高中数学课程标准》的必修内容之一。

利用平分区间及无限逼近的数学思想,是对解析性较好的一元函数避开其复杂运算、近似地计算、有效的解题,是一种行之有效的算法。

从另一个角度考虑逼近,会收到良好的效果,结果比教材上的结果更加精确。

关键词:二分法;解方程;逼近;算法;优化
一、实验目的和要求
利用二分法原理编程实现方程f(x)=0在区间[a,b]上的近似解
二、实验内容和原理
将函数f(x)用二分区间的方法解方程f(x)=0是一种用无限逼近的数学思想,去解方程,它的依据是:如果函数y=f(x)在闭区间[a,b]上连续,且已知函数在两端点的函数f (a )与f (b )取异号,即两端点函数值的乘积f(a)*f(b)<0,则函数y=f(x)在区间(a,b )内至少有一个零点,即至少存在一点c ,使得f(x)=0的解。

(1)计算f(x)在有解区间[a, b]端点处的值。

(2)计算)(x f 在区间中点处的值)(1x f 。

(3)判断若0)(1=x f ,则1x 即是根,否则检验:
①若)(1x f 与)(a f 异号,则知道解位于区间[]1,x a ,
a a x
b ==111,
②若)(1x f 与)(a f 同号,则知道解位于区间,[]b x ,1,
b b x a ==111,
反复执行步骤2、3,便可得到一系列有根区间:
()()()k k b a b a b a ,,...,,,11
(4)当ε<-++11k k a b ,则)(211k k k b a x +=
+即为根的近似值
二分法的优缺点
优点:二分法计算过程简单, 对)(x f 要求不高(只要连续即可),程序容易实现;
缺点:可在大范围内求根,该方法收敛较慢,且不能求重根和复根, 其收敛速度仅与一个以 1/2为比值的等比级数相同,一般用于求根的初始近似值,而后在使用其它的求根方法。

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