解方程的常用方法论文

（2200字） 在二分法中,由于不断取中点,区间不断缩小,区间的中点逐渐逼近方程根(或函数零点)的精确值,所以二分法体现了无限逼近的极限思想;二分法本质上又是一种区间迭代的数值算法,渗透了算法思想;二分法还体现了非此即彼的哲学思想,它综合了函数、方程、不等式、数列、极限等多种知识,主要有以下三方面的应用. 一、用二分法求方程的近似解 【例1】 用二分法求方程2x 3-4x2-3x+1=0在区间(2,3)的实数解.(精确度0.01) 解:设f(x)=2x 3-4x2-3x+1,由f(2)=-5<0,f(3)=10>0,由零点存在性定理知,区间(2,3)可作初始区间(2,3),用二分法逐次计算列表如下: 由于精确度ε=0.01,二分次数是6次时,|2.53125-2.515625|=0.015625>0.01,不合题意;当二分次数是7次时,|2.5234375-2.515625|=0.0078125<0.01,所以原方程的近似解可取为2.5234375. 点评:精确度与方程的精确解和近似解的差的绝对值有关,若这个绝对值小于某个数值,那么这个数值就是精确度.即若设方程的精确解为x *,近似解为x n,由于x *和x n都位于区间[a n,b n]上,则|x *-x n|≤|b n-a n|.人教A版教科书上定义了精确度的概念:若区间[a n,b n]的长度|b n-a n|<ε,则称ε为方程近似解x n的精确度,此时|x *-x n|<ε.所以区间[a n,b n]任意一个值都是满足精确度ε的近似解,故该题取区间(2.515625,2.5234375)上的任何一个值都符合题意,为方便不妨取区间的端点作为近似解. 二、用二分法求函数零点的近似值 【例2】 已知函数f(x)=x 3-x-1,x∈[1,1.5]. (1)当精确度为0.01时,二分的次数最少为多少次可确定零点的近似值? (2)用二分法求[1,1.5]的一个零点.(精确到0.01) 解:(1)设函数零点的精确值为x *,近似值为x n,由精确度定义可知|b n-a n|<ε,又|x *-x n|≤|b n-a n|,所以|x *-x n|≤|b 0-a 0|2 n<ε,即1.5-12 n<0.01,则2 n>50,n≥6,即二分的次数最少为6次可确定零点的近似值. (2)由f(1)<0,f(1.5)>0,根据零点存在性定量可知,区间[1,1.5]可作为初始区间,用二分法逐次计算,列表如下: 当二分次数是5次时,|1.3281-1.3125|=0.0155>0.01,不合题意;当二分次数是6次时|1.3281-1.3203|=0.0078<0.01,符合精确度要求,∴x 6=1.3242≈1.32即为所求零点. 点评:该题首先要满足精确度0.01,二分次数需6次,此时区间[1.3203,1.3281]两端点精确到0.01,近似值不同,所以再取中点x 6=1.3242≈1.32即为所求零点. 当区间两端点精确到0.01数值相等时,函数零点的近似值即为端点的近似值,如在例1中,区间(2.515625,2.5234375)两端点精确到0.01的近似值都 是2.52,那么该方程精确到0.01的实数解就是2.52,从中可看出“精确度”和“精确到”是有区别的,“精确到”往往和有效数字“形影不离”,是一个近似值,而“精确度”与精确值和近似值的差的绝对值有关,它可取区间上的任何一个值作为近似值. 三、用二分法思想解决实际问题 【例3】 在一个风雨交加的夜里,从某水库闸房到防洪指挥部的一条10km的电话线路发生了故障,如何迅速查出故障所在?如果沿着线路一小段一小段地查找,每查一次要爬一次电线杆,10km长的线路大约有200余根电线杆,维修电路的工人师傅如何工作才能把故障的范围缩小到100m以内?至少要查多少次? 解:设A表示闸门,B表示指挥部, 他首先从中点C 查,用随身带的话机向两端测试时发现AC段正常,断定 故障在BC段,再到BC中点D来查,这次发现BD段正 常,可见故障在CD段,再到CD的中点E来查……每查一次,就把待查的线路长度缩短一半,则由精确度定义得10×10 32 n<100,解得n≥7,即至少查7次就可以把故障发生的范围缩小在100米以内. 点评:二分法不仅可用来求方程的近似解以及函数的零点,还可以用来查找线路、水管、气管,还能用于实验设计、资料查询等,做到在最短的时间内用最小的精力去解决问题.