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辗转相截法解方程X5=15.49638921及y'=0

【摘要】:“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。“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。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。,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?!

“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→∞,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

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。

其辗转相截是无限过程

(m0,m1,m2,……)=(1,2,1,2,……)

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)C1x=(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。

无极点。

n=1,2,3……有极点,n奇时极小,n偶时极大。

相切

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,即求的极小。

设E=KC0

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。

为极大点可信。

n=10,即求的极大。

此时,

设E=KC0

列表逐K计算,可得

认(x(54),y(54))为的极大点可信!

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。