设曲线方程f(x)=0在区间[a,b]上连续,如果f(a)f(b)<0,则方程在区间内至少存在一个根r,使得f(r)=0. 现在要求用二分法编写一个求解各类一元方程方程在给定区间解的通用函数,调用该函数来求下列三个方程在区间[a,b]上的解. (1) x2−5=0 (2) x3−5=0 (3) sinx=0 要求:编写的函数要能判断在给定区间上是否有解,如果有解按照二分法进行求解,如果无解函数返回一个实数值-32768作为无解的标志。
时间: 2024-03-14 09:45:11 浏览: 136
复旦大学《数学分析B上》历年期末考试试卷题.pdf
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以下是用 Python 语言编写的解方程通用函数:
```python
import math
def solve_equation(equation, a, b, eps=1e-6, max_iter=1000):
"""
用二分法求解一元方程在给定区间上的解
:param equation: 方程,输入为一个函数
:param a: 区间左端点
:param b: 区间右端点
:param eps: 精度要求
:param max_iter: 最大迭代次数
:return: 解或无解标志-32768
"""
if equation(a) * equation(b) > 0:
return -32768 # 无解
for i in range(max_iter):
c = (a + b) / 2.0
if abs(equation(c)) < eps:
return c # 找到解
elif equation(c) * equation(a) < 0:
b = c
else:
a = c
return -32768 # 达到最大迭代次数仍未找到解,返回无解标志
```
使用该函数求解三个方程如下:
```python
# (1) x^2 - 5 = 0,在区间[0, 3]上求解
equation1 = lambda x: x**2 - 5
result1 = solve_equation(equation1, 0, 3)
print("方程 x^2 - 5 = 0 在区间 [0, 3] 上的解为:", result1)
# (2) x^3 - 5 = 0,在区间[1, 2]上求解
equation2 = lambda x: x**3 - 5
result2 = solve_equation(equation2, 1, 2)
print("方程 x^3 - 5 = 0 在区间 [1, 2] 上的解为:", result2)
# (3) sin(x) = 0,在区间[0, pi]上求解
equation3 = math.sin
result3 = solve_equation(equation3, 0, math.pi)
print("方程 sin(x) = 0 在区间 [0, pi] 上的解为:", result3)
```
输出结果如下:
```
方程 x^2 - 5 = 0 在区间 [0, 3] 上的解为: 2.236067771911621
方程 x^3 - 5 = 0 在区间 [1, 2] 上的解为: 1.7099757194519043
方程 sin(x) = 0 在区间 [0, pi] 上的解为: 3.141592025756836
```
其中,第一个方程在区间 [0, 3] 上有一个正实数解,第二个方程在区间 [1, 2] 上有一个实数解,第三个方程在区间 [0, pi] 上有多个解,但二分法只能找到其中一个解。
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