高中數(shù)學(xué)知識(shí)點(diǎn):用二分法求函數(shù)零點(diǎn)的近似值

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高二學(xué)習(xí)指導(dǎo) 來(lái)源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

二分法的定義


對(duì)于區(qū)間[a,b]上連續(xù)不斷,且f(a)?f(b)<0的函數(shù)y=f(x),通過(guò)不斷把函數(shù)f(x)的零點(diǎn)所在的區(qū)間一分為二,使區(qū)間的兩個(gè)端點(diǎn)逐步逼近零點(diǎn),進(jìn)而得到零點(diǎn)近似解的方法叫做二分法。


給定精確度ξ,用二分法求函數(shù)f(x)的零點(diǎn)的近似值的步驟:


(1)確定區(qū)間[a,b],驗(yàn)證f(a)?f(b)<0,給定精確度ξ;
(2)求區(qū)間(a,b)的中點(diǎn)x1;
(3)計(jì)算f(x1),
①若f(x1)=0,則就是函數(shù)的零點(diǎn);
②若f(a)?f(x1)<0,則令b=x1(此時(shí)零點(diǎn)x0∈(a,x1));
③若f(x1)?f(b)<0,則令a=x1(此時(shí)零點(diǎn)x0∈(x1,b));
(4)判斷是否達(dá)到精確度ξ,即若|a-b|<ξ,則達(dá)到零點(diǎn)近似值a(或b);否則重復(fù)(2)-(4)。



利用二分法求方程的近似解的特點(diǎn):


(1)二分法的優(yōu)點(diǎn)是思考方法非常簡(jiǎn)明,缺點(diǎn)是為了提高解的精確度,求解的過(guò)程比較長(zhǎng),有些計(jì)算不用計(jì)算工具甚至無(wú)法實(shí)施,往往需要借助于科學(xué)計(jì)算器.
(2)二分法是求實(shí)根的近似計(jì)算中行之有效的最簡(jiǎn)單的方法,它只要求函數(shù)是連續(xù)的,因此它的使用范圍很廣,并便于在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn),但是它不能求重根,也不能求虛根。



關(guān)于用二分法求函數(shù)零點(diǎn)近似值的步驟應(yīng)注意以下幾點(diǎn):


①第一步中要使區(qū)間長(zhǎng)度盡量小,f(a),f(b)的值比較容易計(jì)算,且f(a).f(b)<0;
②根據(jù)函數(shù)的零點(diǎn)與相應(yīng)方程根的關(guān)系,求函數(shù)的零點(diǎn)與求相應(yīng)方程的根是等價(jià)的,對(duì)于求方程f(x)=g(x)的根,可以構(gòu)造函數(shù)F(x)=f(x)-g(x),函數(shù)F(x)的零點(diǎn)即為方程f(x)=g(x)的根;
③設(shè)函數(shù)的零點(diǎn)為x0,則a<x0<b,作出數(shù)軸,在數(shù)軸上標(biāo)出a,b,x0對(duì)應(yīng)的點(diǎn),如圖,所以0<x0-a<b-a,a一b<x0-b<0.由于|a -b|<ε,所以|x0 -a|<b-a<ε,|x0 -b|<|a -b|<ε即a或b作為函數(shù)的零點(diǎn)x0的近似值都達(dá)到給定的精確度ε

④我們可用二分法求方程的近似解.由于計(jì)算量大,而且是重復(fù)相同的步驟,因此,我們可以通過(guò)設(shè)計(jì)一定的計(jì)算程序,借助計(jì)算器或計(jì)算機(jī)完成計(jì)算.



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