【函式零點】
函式零點就是當f(x)=0時對應的自變數x的值,既是方程f(x)=0的解,也是函式f(x)與x軸交點的橫座標;需要注意的是,零點是一個數值,而不是一個點。
【二分法】
如果函式f(x)在閉區間[a,b]上連續,且f(a)·f(b)<0,我們可以透過不斷地把函式f(x)的零點所在的區間一分為二,使區間的兩個端點逐步逼近零點,進而得到零點的近似值。這種求函式零點近似值的方法叫做二分法。
【零點定理】
零點定理,設函式f(x)在閉區間[a,b]上連續,且f(a)·f(b)<0,那麼在開區間(a,b)內至少有函式f(x)的一個零點,即至少有一點ξ(a<ξ<b)使f(ξ)=0。
【二分法和零點定理的區別與聯絡】
(1)二分法和零點定理中對於f(x)的前提要求是一樣的,它們都要求“函式f(x)在閉區間[a,b]上連續,且f(a)·f(b)<0”。二分法是求零點近似值的一種方法,而零點定理是判斷“零點存在性”的一種依據。
(2)我們使用二分法求函式f(x)零點近似值的過程中,每次將區間一分為二以後,都需要判斷零點在兩個區間中的哪一個,除了區間端點處的函式值等於零的情況以外,每次判斷的依據都是“零點定理”。 我們將在二分法的步驟中進行詳細說明。
給定精確度ξ,用二分法求連續函式f(x)零點近似值的步驟如下:
①確定區間[a,b],驗證f(a)·f(b)<0,給定精確度ξ;
說明:在這一步中,如果f(a)·f(b)<0是成立的,根據“零點定理”就可以得出結論:開區間(a,b)內至少有函式f(x)的一個零點,我們可以接著進行下一步計算。如果f(a)·f(b)>0,則說明函式f(x)在開區間(a,b)內沒有零點,我們不需要繼續進行下去了。如果f(a)·f(b)=0,那麼f(a)與f(b)至少有一個等於零,所以,a和b至少有一個是函式f(x)的零點,我們已經得出零點是誰了,也不必要進行下去了。
②求區間(a,b)的中點c;
④根據f(c)的值判斷如何進行下一步:
(i) 若f(c)=0,則c就是函式的零點,直接得出結論“函式f(x)的零點是c”,結束;
(ii) 若f(a)·f(c)<0,則令b=c,繼續進行第⑤步;
說明:因為f(a)·f(c)<0,根據“零點定理”,得出f(x)在開區間(a,c)記憶體在零點,所以令b=c,並進行第⑤步——精確度判斷;
(iii) 若f(c)·f(b)<0,則令a=c,繼續進行第⑤步;
說明:說明:因為f(c)·f(b)<0,根據“零點定理”,得出f(x)在開區間(c,b)記憶體在零點,所以令a=c,並進行第⑤步——精確度判斷;
⑤ 判斷是否達到精確度ξ:若|a-b|<ξ,則達到了精度要求,得到零點近似值a(或b),計算過程結束;否則重複步驟②~⑤。
【函式零點】
函式零點就是當f(x)=0時對應的自變數x的值,既是方程f(x)=0的解,也是函式f(x)與x軸交點的橫座標;需要注意的是,零點是一個數值,而不是一個點。
【二分法】
如果函式f(x)在閉區間[a,b]上連續,且f(a)·f(b)<0,我們可以透過不斷地把函式f(x)的零點所在的區間一分為二,使區間的兩個端點逐步逼近零點,進而得到零點的近似值。這種求函式零點近似值的方法叫做二分法。
【零點定理】
零點定理,設函式f(x)在閉區間[a,b]上連續,且f(a)·f(b)<0,那麼在開區間(a,b)內至少有函式f(x)的一個零點,即至少有一點ξ(a<ξ<b)使f(ξ)=0。
【二分法和零點定理的區別與聯絡】
(1)二分法和零點定理中對於f(x)的前提要求是一樣的,它們都要求“函式f(x)在閉區間[a,b]上連續,且f(a)·f(b)<0”。二分法是求零點近似值的一種方法,而零點定理是判斷“零點存在性”的一種依據。
(2)我們使用二分法求函式f(x)零點近似值的過程中,每次將區間一分為二以後,都需要判斷零點在兩個區間中的哪一個,除了區間端點處的函式值等於零的情況以外,每次判斷的依據都是“零點定理”。 我們將在二分法的步驟中進行詳細說明。
給定精確度ξ,用二分法求連續函式f(x)零點近似值的步驟如下:
①確定區間[a,b],驗證f(a)·f(b)<0,給定精確度ξ;
說明:在這一步中,如果f(a)·f(b)<0是成立的,根據“零點定理”就可以得出結論:開區間(a,b)內至少有函式f(x)的一個零點,我們可以接著進行下一步計算。如果f(a)·f(b)>0,則說明函式f(x)在開區間(a,b)內沒有零點,我們不需要繼續進行下去了。如果f(a)·f(b)=0,那麼f(a)與f(b)至少有一個等於零,所以,a和b至少有一個是函式f(x)的零點,我們已經得出零點是誰了,也不必要進行下去了。
②求區間(a,b)的中點c;
④根據f(c)的值判斷如何進行下一步:
(i) 若f(c)=0,則c就是函式的零點,直接得出結論“函式f(x)的零點是c”,結束;
(ii) 若f(a)·f(c)<0,則令b=c,繼續進行第⑤步;
說明:因為f(a)·f(c)<0,根據“零點定理”,得出f(x)在開區間(a,c)記憶體在零點,所以令b=c,並進行第⑤步——精確度判斷;
(iii) 若f(c)·f(b)<0,則令a=c,繼續進行第⑤步;
說明:說明:因為f(c)·f(b)<0,根據“零點定理”,得出f(x)在開區間(c,b)記憶體在零點,所以令a=c,並進行第⑤步——精確度判斷;
⑤ 判斷是否達到精確度ξ:若|a-b|<ξ,則達到了精度要求,得到零點近似值a(或b),計算過程結束;否則重複步驟②~⑤。