Уроки 13–14 · 2 урока · М. А. Мирзаахмедов, Ш. Н. Исмаилов, А. К. Аманов (алгебра и начала анализа), Б. К. Хайдаров (геометрия). Математика, 10 класс, части 1 и 2, 1-е издание. EXTREMUM PRESS, Ташкент, 2017
13
Приближённое решение уравнений
Учебник, часть 1: с. 74–76
ЦельНаходить промежуток, содержащий корень многочлена, по смене знака и вычислять корень с заданной точностью методом половинного деления.
Новые слова
приближённое решение · taqribiy yechimполовинное деление · oraliqni teng ikkiga bo‘lishточность · aniqlikпромежуток, содержащий корень · ildiz yotgan oraliq
Объяснение
Корни многих уравнений нельзя найти по точной формуле, поэтому их вычисляют приближённо. Главное свойство: если многочлен f(x) принимает на концах отрезка [a; b] значения противоположных знаков, то есть f(a) · f(b) < 0, то уравнение f(x) = 0 имеет внутри отрезка хотя бы один корень (график пересекает ось абсцисс). Обратное неверно: корень может существовать и при f(a) · f(b) > 0 (корень чётной кратности). В методе половинного деления берём отрезок [a; b] с одним корнем, находим его середину m = (a + b)/2 и вычисляем f(m); если f(a) · f(m) < 0, то корень лежит в [a; m], иначе — в [m; b]. На каждом шаге отрезок уменьшается вдвое; останавливаемся, когда b − a < ε, и берём середину отрезка как приближённый корень с точностью ε.
Примеры
f(x) = x³ + x − 3. f(1) = −1 < 0 и f(2) = 7 > 0, поэтому на (1; 2) есть корень. Середина 1,5: f(1,5) = 1,875 > 0 ⇒ корень в (1; 1,5). Середина 1,25: f(1,25) ≈ 0,203 > 0 ⇒ (1; 1,25). Середина 1,125: f(1,125) ≈ −0,451 < 0 ⇒ (1,125; 1,25). Длина равна 0,125, а корень ≈ 1,2.
Для f(x) = x² − 2x + 1 имеем f(0) = 1 и f(2) = 1, произведение положительно, и всё же x = 1 — (двойной) корень. Значит, f(a) · f(b) > 0 не означает, что корня нет; корень гарантирует только f(a) · f(b) < 0.
Работа в классе
Игра в парах «Какая сторона?»: один ученик загадывает число от 1 до 100, другой угадывает и слышит только «больше» или «меньше». Быстрее всего каждый раз называть середину промежутка; обсудите, чем это похоже на половинное деление.
Упражнения
1
Какое условие гарантирует корень многочлена f(x) на [a; b]?
f(a) · f(b) < 0 (значения на концах имеют противоположные знаки).
2
Для f(x) = x³ + 2x − 5 вычислите f(1) · f(2).
-14
3
Сузьте промежуток корня f(x) = x³ + 2x − 5 на [1; 2] одним шагом половинного деления: вычислите f(1,5) и назовите новый промежуток.