如图示例:故:公度C2被约去以短截其长,有余则返而截,这就叫辗转相截。辗转至无余的整截式出现为止;或者是不停地辗转截下去。ri为余数,到最后一定有ri-1=miri这无余式,则ri为p、q的最大公约数,对任二整数,这样的有限辗转相除一定有。而对无公度的二线段,则只有无限辗转相截而不存在辗转除之说了。......
2023-10-21
“待定K”法,是确定确定而未知的的辗转相截构造的有效方法。
E=m0C0+C1未知,我们设E=KC0,有K=1,2,3,……,逐取值。若我们可确定
恰是
的盈、亏变,或亏、盈变,则我们可定m0=K*,得E=m0C0+C1,这实为我们在§2中,变E=m0C0+C1为E=m0C0和E=(m0+1)C0而定
之逆向之为。
在确定了E=m0C0+C1后,我们可设C0=KC1,由此其中,C1被约掉。若能判
恰为
的亏盈(盈亏)变,则又可定C0=m1C1+C2,其中m1=K*。
在确定了E=m0C0+C1,C0=m1C1+C2后又设C1=KC2,由此算出(K)表达式,依如上法则定C1=m2C2+C3。
下面通过一例来说明方法并说明其优点:
例 X10=2,解此方程。
由110=1,210=1024,故知1<X<2,
当设
①设E=KC0,
由此K=13,K=14的X10-2的符号变,可定:
②设C0=KC1,则E=(13K+1)C1,
至此E=13C0+C1。C0=C1+C2,有mi=1则必有区间套不等式串中的踏步出现,
③设C1=KC2,则C0=(K+1)C2,E=(14K+13)C2
在这分式中,
为前面已得亏值,
为前面已得之盈值。
显然,这盈、亏二值都不会再取了!
至此,我们得E=13C0+C1,C0=C1+C2,C1=13C2+C3,
1.071770<X<1.071795。
当逐K算中,X10升(或降)速度太慢时,可以跨大步,如上,K=1,2时看出降得慢,便取K=10,X10都还不小于2,取K=20,X10<2,K=10和K=20看X10值相对于2“似对称”,故取K=15算,然后才从K=15往前逐取K=14,K=13而得紧接二K值出现的盈亏变而定C1=13C2+C3。
“待定K”法,步步有衔接,每步中,
必为前面已有的一盈一亏值,K=0,
K→∞,
为渐近线,这二值都不会再取。K=1时有与前一步之接。因此,
真值一定夹于某
间。也有可能
这便为有限辗转截,如这时,有某K*得的
合
判定标准,便可不往下做,而是以此K*定相应mi,以Ci-1=miCi;而终止,只要是从设
解得的题,则这个
一定是个有理数。
例如,我们解这样一方程
X5=15.49638921
其右端有意取1.735,我们将说明,既使用“待定K”法解方程,且由15<15.49638921<25定则这
一定是在有限步“待定K”法得到。
①设E=KC0,
定E=C0+C1,有
②设C0=KC1,E=(K+1)C1,
定C0=2C1+C2,至此有
③设C1=KC2,C0=(2K+1)C2,E=(3K+1)C2,
定C1=C2+C3,至此,
④设C2=KC3,C1=(K+1)C3,C0=(3K+2)C3,E=(4K+3)C3,
定C2=2C3+C4,
⑤设C3=KC4,C2=(2K+1)C4,C1=(3K+1)C4,C0=(8K+3)C4,
定C3=2C4+C5,
⑥设C4=KC5,C3=(2K+1)C5,C2=(5K+2)C5,C1=(7K+3)C5,
定C4=C5+C6,
⑦设C5=KC6,C4=C5+C6=(K+1)C6,C3=2C4+C5=(3K+2)C6,C2=2C3+C4=(7K+5)C6,C1=C2+C3=(10K+7)C6,C0=2C1+C2=(27K+19)C6,E=C0+C1=(37K+26)C6,
定C5=2C6,
由实际上由100与73的辗转除便有E,C0间的辗转截!
E、C0间这样的辗转相截结构由设早就完全确定了!方程式X5=15.49638921只不过起到了判断“待定K”中
相对于
0.73是亏还是盈的作用,故我们总要求f(X)在根邻近是可计算和单调的。
设其辗转相截是无限过程
(m0,m1,m2,……)=(1,2,1,2,……)
由其辗转相截是有限的
(m0,m1,……,m6)=(1,2,1,2,2,1,2)
0.73是的有理近似,而后者之辗转相截结构不是
的无限(1,K)循环截的有限变奏么?
例1 实际开n次方根,再求f(X)在(α,β)上的单极值点,解f(x)=a方程等,都为确定确定而未知的实数的辗转相截构成问题,我们都可以“待定K”法去解决,看下面的例题。
例2 求y=xsinx在(0,π)中的单极大点
我们知y=sinx在(0,π)中,有单极大点,在这里y=xsinx,振幅被y=x控,在0<x<1,xsinx≈x2,而当x>1,振幅均增大。在
y=xsinx曲线绝不是与y=x相交,而是相切。而当x=π,又有y=0,故,在
必有y=xsinx之一个极大。由此,我们设其为:
的左端点,
为区间长,故设
①设E=KC0,
在K=3,K=4,K=5出现峰值,故极大点必处K=3,K=4决定的或K=4,K=5决定的
或者就是
②认E=3C0+C1,设C0=KC1,则E=(3K+1)C1,x=(1+
出现新峰值,三种可能情形与前一样,这里我们先认E=3C0+C1,C0=2C1+C2,设C1=KC2,在中再查。(www.chuimin.cn)
③认E=3C0+C1,C0=2C1+C2,设C1=KC2,则
又出新峰值,y=1.819705693,而区间长
即这一峰值在仅
长的区间上了!可近似地认了!
(y=xsinx,y′=sinx+xcosx),y′=0,即tanx+x=0,代有tanx+x=0.0011459,故“待定K”法得之极大点可信(注意,若解y′=0,此方程还难解?!)
此例所用之方法,不失一般性:求f(x)在(α,β)上的单极大(或单极小),即f(x)在(α,β)内只有一峰(或一谷),故当连续三个K:K*-1,K*,K*+1,f(x)值出峰(或谷)时,为我们的关注。在三个f(x)值中,取大(或小)的两个K*,K*+1,或K*-1,K*,为认辗转式而继续待定K法者(当然,有可能败,但三种情形总有一种是成立的)。最后之定,依相应K*-1,K*+1的x区间长来定,以得足够精度为准。
当我们再求y=xsinx在(π,2π)中之极小时,仍先分析锁定在区间长为
故,
设
在设 E=KC0步,得:
接下来,认E=7C0+C1,查认E=8C0+C1,查
都不见新谷值出。以
y=-4.814418486为极小,又太粗糙,代y′=0方程,
这种情况下,可以将刚得的作为我们求极小的新区间,新设:
由此设E=KC0,得:
由此,再认E=2C0+C1,设C0=KC1,再查由E=2C0+C1,C0=KC1,有
代入
有
得:
至此,这一谷凹之x的区间长只有
认由E=2C0+C1,C0=9C1,定的y=-4.814469888,为y=xsinx在(π,2π)中的极小。
代y′=0,即tanx+x=0方程,有tanx+x=-0.00033934,认此极小可信。
这题告诉我们,当前面我们说的在(α,β)下三种情形分别深入不下去时,可以以刚得的峰(谷)的连续三个xk重设(α,β)区间。
逐求的极点。
在无极点。
在n=1,2,3……有极点,n奇时极小,n偶时极大。
在相切
故中单极点可以锁定于
此区间长为
故皆可设极点x坐标为
n=1,即求中
的极小。
设E=KC0,
认y=-0.217230435为极小。
此极小可信。
n=2,即求中的极大。
当设
设E=KC0,
认(x(15),y(15))为极大。
取为极大点可信。
n=10,即求中
的极大。
此时,
设E=KC0,
列表逐K计算,可得
认(x(54),y(54))为中
的极大点可信!
在极点,△x是无穷小,也要无穷小,所以,△y一定要更高阶无穷小!
在此例之述中,避开了y′的出现,在§7中的其他例,也可只用左右
述。
“待定K”法,就是求确定而未知的实数点的有效方法,又如:
例3 求x3+x=8的根
设f(x)=x3+x,f(1)=2,f(2)=10,f(x)=8的根,当在(1,2)内,故设
①设E=KC0,
故定E=C0+C1,有
②有E=C0+C1,再设C0=KC1,有E=(K+1)C1,
定E=C0+C1,C0=5C1+C2,有:
③E=C0+C1,C0=5C1+C2,再设C1=KC2,有
C0=(5K+1)C2,E=(6K+1)C2,
至此,有E=C0+C1,C0=5C1+C2,C1=66C2+C3,
在③步,发现f(x)逐K变,变得慢,故以10为间隔跨大步取K,至K=60,K=70,f(x)变号,再在60,70间细取K,最后定K=66,K=67相接两K有f(x)变号,而定辗转相截式,同时定套x的区间套。从结果看,“待定K”法是规范、稳健、可靠的,也可达任精度要求的。
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2023-10-21
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