Ph-ơng pháp dây cung

Một phần của tài liệu Giáo trình Giải tích số pptx (Trang 44 - 46)

Giả sử ph-ơng trình f(x) = 0 có nghiệm duy nhất trên [a, b], f C2

[a,b], và f0, f

không đổi dấu trên [a, b]. Điểmx∈[a, b]đ-ợc gọi là điểm Fourier, nếuf(x)f”(x)>0. a) Tr-ờng hợpf0 <0, f>0, ∀x∈ [a, b].Dễ thấy trong tr-ờng hợp này a là điểm Fourier vì f(a)>0.

Gọixk là xấp xỉ thứk của nghiệm, x0 =blà xấp xỉ ban đầu

- x 6 y 0 y=f(x) a ξ x2 x1 b M(a, f(a)) N0(b, f(b)) N1(x1, f(x1))

Hoành độ giao điểm của dây cung MNk và trục hoành trong đó M(a, f(a)) và

Nk(xk, f(xk))là xấp xỉxk+1.

Ph-ơng trình đ-ờng thẳng quaMNk nh- sau:

y=f(a) + f(xk)−f(a) xk−a (x−a). Choy = 0ta có: xk+1 =xk− f(xk)(xk−a) f(xk)−f(a). Suy ra xk+1−xk = f(xk) f(xk)−f(a)(xk−a).

Cuối cùng ta nhận đ-ợc công thức dây cung

xk+1 =xk− f(xk)

f(xk)−f(a)(xk−a), k = 1,2, ...,+∞.

b) Tr-ờng hợp f0 >0, f>0. Cũng t-ơng tự nh- tr-ờng hợp a) đã trình bày ở trên nh-ng với điểm blà Fourier và xấp xỉ ban đầu là ata có công thức lặp sau:

xk+1 =xk− f(xk)(xk−b) f(xk)−f(b).

Công thức sai số

1. Công thức sai số thứ nhất: Giả sử|f0(x)| ≥m >0, ∀x∈[a, b]. Khi đó có

|f(xk)|=|f(xk)−f(x∗)|

=|f0(uk)(xk−x∗)| ≥m|xk−x∗|.

Vậy ta có công thức sai số thứ nhất:

|xk+1−x∗| ≤ |f(xk)| m .

2. Công thức sai số thứ hai: Giả sử

∀x∈[a, b], 0< m≤ |f0(x)| ≤M.

Từ công thức dây cung ta có:

xk+1 =xk− f(xk)(xk−a) f(xk)−f(a).

Suy ra

−f(xk) = f(xk)−f(a)

xk−a (xk+1−xk).

Xét vế trái, dof(x∗) = 0và từ công thức số gia, tồn tạiuk (x∗, xk)sao cho

−f(xk) = f(x∗)−f(xk) = (x∗−xk)f0(uk).

Xét vế phải, từ công thức số gia, tồn tạix¯k (xk+1, xk)sao cho

f(xk)−f(a) xk−a .(xk+1−xk) =f 0( ¯xk)(xk+1−xk). Vậy (x∗−xk)f0(uk) = f0( ¯xk)(xk+1−xk). Từ đó (x∗−xk+1+xk+1−xk)f0(uk) = f0( ¯xk)(xk+1−xk).

Hay |x∗−xk+1|= |f 0( ¯xk)−f0(uk)| |f0(uk)| .|xk+1−xk|. Hơn nữa do |f0( ¯xk−f0(uk)| ≤M −m,

suy ra có công thức sai số thứ 2,

|xk+1−x∗| ≤ M −m

m |xk+1−xk|.

Ví dụ: Giải ph-ơng trình f(x) = x3 0.02x2 0.2x−1.2 = 0 trên [0,1.5] với

²= 0.002.

Dễ thấy điểm Fourier làb = 1.5vàm = 3.49. Đặt

fn =x3 n−0.2x2 n−0.21.2 ta có xn+1 =xn− fn 1.425−fn (1.5−xn).

Bởix3 = 1.198, f(x3)' −0.0072. Sai số cho bởi

|x3−x∗ |< 0.0072

3.49 '0.002.

Một phần của tài liệu Giáo trình Giải tích số pptx (Trang 44 - 46)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(77 trang)