: ANPH AA ANPH A= ANPH AA +
x hội tụ trong khoảng (0, )
x = ([2], trang 62) thì cần nhiều bớc lặp hơn.
Dùng lệnh solve để giải phơng trình trên Maple:
> solve(exp(x)+x-3,x);
-LambertW(exp(3)) + 3 Máy cho đáp số thông qua hàm LambertW.
Ta có thể tính chính xác nghiệm đến 30 chữ số nhờ lệnh: > evalf(",30);
.79205996843067700141839587788
Lời bình: Maple cho ta đáp số đến độ chính xác tuỳ ý.
Thí dụ 3.Tìm nghiệm gần đúng của phơng trình x+lnx=0.
Vì f x( )= +x lnx là một hàm đồng biến ngặt trên (0,+∞). Hơn nữa f(1) 1 0= > và
1 1
( ) 1 0
f
e = − <e nên phơng trình có duy nhất nghiệm trên khoảng ( ,1)1
e . Phơng trình đã cho tơng đơng với x e= −x=g x( ).
Vì g x'( )= −e−x nên '( ) x 1 1 e g x e e − = ≤ < với mọi x ( ,1)1 e ∈ nên dãy lặp 1 n x n x+ =e− hội tụ.
Dãy lặp trên máy Casio fx-570 MS:
Khai báo g x( )=e−x: SHIFT ex ( − ALPHA X )
Bắt đầu tính toán bằng CALC máy hiện X? Khai báo giá trị ban đầu 0
12 2
x = :
1 ab c/ 2 và bấm phím = . Sau đó thực hiện dãy lặp CALC Ans = ta cũng đi đến
0,567143290
x= . Vậy nghiệm gần đúng là x=0,567143290.
Dãy lặp trên máy Casio fx-570 MS hoặc Casio fx-500 MS: Khai báo giá trị ban đầu 0
12 2 x = : 1 ab c/ 2 và bấm phím = . Khai báo 1 ( ) n n x n x+ =g x =e− : SHIFT ex ( − Ans )
Sau đó thực hiện dãy lặp = ta cũng đi đến x=0,567143290. Vậy nghiệm gần đúng là x=0,567143290.
Thí dụ 4. Tìm nghiệm gần đúng của phơng trình x=cos :x =g x( ).
Vì f x( )= −x cosx có đạo hàm f x'( ) 1 sin= + x≥ ∀0 x và chỉ bằng 0 tại một số điểm rời rạc
22 2
x= − +π kπ nên nó là hàm đồng biến ngặt. Do f(0)= −1 và ( )
2 2
f π =π nên phơng trìnhcó duy nhất nghiệm trong khoảng (0, ) có duy nhất nghiệm trong khoảng (0, )
2
π .
Hiển nhiên '( ) sin sin( ) 1 2
g x = − x < π ε− < với mọi (0, ) 2
x∈ π ε− với ε đủ nhỏ nên dãy
1 cos
n n
x+ = x hội tụ trong khoảng (0, )2 2
Dãy lặp trên máy Casio fx-570 MS:
ấn phím MODE MODE MODE MODE 2 (tính theo Radian). Khai báo g x( ) cos= x: cos ALPHA X
Bắt đầu tính toán bằng CALC máy hiện X? Khai báo giá trị ban đầu x0=1.5 và bấm phím = . Sau đó thực hiện dãy lặp CALC Ans = ta cũng đi đến x=0,739085133 radian.
Dãy lặp trên máy Casio fx-500 MS hoặc Casio fx-570 MS:
Bấm phím MODE MODE MODE MODE 2 (tính theo Radian) trên Casio fx-570 MS hoặc MODE MODE MODE 2 (tính theo Radian) trên Casio fx-500 MS.
Khai báo giá trị ban đầu x0=1.5: 1.5 và bấm phím = . Khai báo xn+1=g x( n) cos= xn: cos Ans
Sau đó thực hiện dãy lặp = ta cũng đi đến x=0.739085133.
Thí dụ 5.Tìm nghiệm gần đúng của phơng trình x3−3x+ =1 0.
Vì f( 2)− = −1, f( 1) 3− = , f(1)= −1,f(2) 3= và x3−3x+ =1 0 là phơng trình là bậc 3 nên nó có đúng 3 nghiệm trong các khoảng ( 2, 1)− − , ( 1,1)− ,(1, 2).
Phơng trình trên tơng đơng với x=33x−1. Xét khoảng ( 2, 1)− − . Đặt g x( )=33x−1. Ta có 3 2 3 1 1 '( ) 1 16 (3 1) g x x = < <
− nên dãy xn+1=33xn−1 hội tụ trong khoảng ( 2, 1)− − .
Dãy lặp trên máy Casio fx-570 MS: ấn phím MODE 1 (tính theo số thực).
Khai báo g x( )=33x−1: SHIFT 3 ( 3ì ALPHA X − 1)
Bắt đầu tính toán bằng CALC máy hiện X? Khai báo giá trị ban đầu x0= −1 và bấm phím = .
Sau đó thực hiện dãy lặp CALC Ans = ta cũng đi đến x1≈ −1,879385242.
Dãy lặp trên máy Casio fx-570 MS hoặc Casio fx-500 MS : Khai báo giá trị ban đầu x0= −1: − 1 và bấm phím = .
Khai báo 3
1 ( ) 3 1
n n n
x+ =g x = x − : SHIFT 3 ( 3ì Ans − 1)
Sau đó thực hiện dãy lặp = ta cũng đi đến x1≈ −1,879385242.
Vậy một nghiệm gần đúng là x1≈ −1,879385242.
Dùng sơ đồ Horner để hạ bậc, sau đó giải phơng trình bậc hai ta tìm đợc hai nghiệm còn lại là: x≈1,53208886và x≈0,3472963.
Chú ý: Để tính nghiệm x2≈0,3472963 ta không thể dùng phơng trình tơng đơng 33 1 ( ) x= x− =g x nh trên vì '( ) 3 1 2 (3 1) g x x =
− không thỏa mãn điều kiện g x'( ) ≤ <q 1 trong khoảng (0,1) và dãy lặp 3
1 3 1
n n
x+ = x − không hội tụ (Hãy thử khai báo giá trị ban đầu
0,3472963
x= và thực hiện dãy lặp 3 1 3 1
n n
x+ = x − theo quy trình bấm phím trên, ta sẽ thấy dãy lặp hội tụ tới x1≈ −1,879385242).
Nhận xét 1: Có thể giải phơng trình x3−3x+ =1 0 trên Casio fx-570 MS hoặc Casio fx- 570 MS theo chơng trình cài sẵn trên máy, quy trình bấm phím sau:
Vào MODE giải phơng trình bậc ba: MODE MODE 1 > 3
Khai báo hệ số: 1 = 0 = (-) 3 = 1 =
Máy hiện đáp số x1=1.53088886.
Bấm tiếp phím = , máy hiện x2= −1.879385242. Bấm tiếp phím = , máy hiện x3=0.347296355. Vậy phơng trình có ba nghiệm thực
1 1.53088886
x = ;x2= −1.879385242; x3=0.347296355.
Thí dụ 6. Tìm giao điểm của đồ thị hàm số f x( )= − +x3 3x2−1 với trục hoành (chính xác đến 10−7).
Giải: Giao điểm của đồ thị hàm số f x( )= − +x3 3x2−1 với trục hoành chính là nghiệm của phơng trình f x( )= − +x3 3x2− =1 0.
Vì f( 1) 3− = , f(0)= −1, f(1) 1= , f(2,5) 2,125= và f(3)= −1 nên phơng trình có 3 nghiệm trong các khoảng ( 1;0)− ,(0;1)và (2,5;3).
Phơng trình f x( )= − +x3 3x2− =1 0 tơng đơng với x=33x2−1.
Đặt g x( )=33x2−1 thì 3 2 2 2 '( ) (3 1) x g x x = − và g x'( ) <0,9 1< .
Dãy lặp trên máy Casio fx-570 MS: Bấm phím MODE 1 (tính theo số thực).
Khai báo g x( )=33x2−1: SHIFT 3 ( 3ì ALPHA X x2 − 1)
Bắt đầu tính toán bằng CALC máy hiện X? Khai báo giá trị ban đầu x0=2,7 và bấm phím = .
Sau đó thực hiện dãy lặp CALC Ans = ta đi đến nghiệm x≈2,879385242.
Dãy lặp trên máy Casio fx-570 MS hoặc Casio fx-500 MS : Khai báo giá trị ban đầu x0=2,7: 2.7 = .
Khai báo 3 2
1 ( ) 3 n 1
n n
x+ =g x = x − : SHIFT 3 ( 3ì Ans x2 − 1)
Sau đó thực hiện dãy lặp = ta cũng đi đến x≈2,879385242.
Hai nghiệm còn lại có thể tìm bằng phơng pháp lặp hoặc phân tích ra thừa số rồi tìm nghiệm của phơng trình bậc hai hoặc một lần nữa dùng phơng pháp lặp.
Bài tập
Bài tập 1. Tìm khoảng cách ly nghiệm của các phơng trình sau đây: