用二分法求方程f(x)=ax4+bx3+cx2+dx+e=0 在 (x1,x2) 之内的根 本题保证f(x1)*f(x2)<=0且(x1,x2)内只有一个根。
时间: 2023-05-31 21:19:53 浏览: 203
用二分法求方程的一个根
### 回答1:
二分法是一种求解方程根的方法,其基本思想是将区间不断二分,直到找到根的位置。对于方程f(x)=ax4+bx3+cx2+dx+e=,在区间(x1,x2)内只有一个根,且f(x1)*f(x2)<=,可以使用二分法求解。
具体步骤如下:
1. 将区间(x1,x2)二分,得到中点x=(x1+x2)/2。
2. 计算f(x)的值,如果f(x)=,则x为方程的根;如果f(x)>,则根在区间(x1,x)内;如果f(x)<,则根在区间(x,x2)内。
3. 根据f(x)的符号,将区间(x1,x2)缩小为(x1,x)或(x,x2),重复步骤1和步骤2,直到找到根的位置。
4. 当区间足够小,即x2-x1的值小于某个预设的精度时,停止迭代,输出根的近似值。
需要注意的是,二分法只能求解单根方程,且需要保证区间内只有一个根。如果方程有多个根或者区间内有多个根,需要使用其他方法求解。
### 回答2:
二分法是一种寻找函数零点的简单有效的方法,可以在某一区间内求出函数的根。通过定义区间的上下界,二分法分别计算中点,判断根的位置并更新上下界,直到满足精度要求。
对于给定的方程$f(x)=ax^4+bx^3+cx^2+dx+e=0$,在区间$(x_1,x_2)$内求解其根,可以采用如下步骤:
1. 定义区间的上下界:
$left=x_1$,$right=x_2$
2. 计算区间的中点:
$mid=\frac{left+right}{2}$
3. 判断根的位置:
计算$f(mid)$的值,若$f(mid)=0$,则$mid$即为所求根;否则,判断$f(mid)$与$f(left)$的符号是否相同,若相同,则根在区间$(mid,right)$内,更新$left=mid$;若不同,则根在区间$(left,mid)$内,更新$right=mid$。
4. 直到满足精度要求:
重复第2、3步,直到区间长度小于某一预设的误差范围$\epsilon$。
例如,设预设误差范围$\epsilon=10^{-6}$,则可以采用如下代码实现二分法:
```python
def bisection(a,b,c,d,e,l,r,eps):
# a,b,c,d,e为方程系数
# l,r为区间上下界
# eps为预设误差范围
while r-l>=eps:
mid=(l+r)/2
if (a*mid**4+b*mid**3+c*mid**2+d*mid+e)*(a*l**4+b*l**3+c*l**2+d*l+e)<=0:
r=mid
else:
l=mid
return l
```
调用函数时,传入方程系数、区间、预设误差范围即可输出其根。
### 回答3:
思路:
二分法是一种基于区间不断缩小的搜索方法,可以用于求解任意单峰函数的全局最小值或最大值,以及特定区间内的方程根。我们要将区间 [x1, x2] 不断二分,取中点 x_mid 进行计算,然后判断 f(x_mid) 与 0 的关系,如果 f(x_mid)=0,说明找到了方程的一个根,结束计算;如果 f(x_mid)>0,说明方程的根位于区间 [x1, x_mid] ,我们继续对该区间进行二分搜索;如果 f(x_mid)<0,说明方程的根位于区间 [x_mid, x2] ,我们继续对该区间进行二分搜索。
具体实现:
1. 定义函数 f(x) ,用于计算方程值。
def f(x, a, b, c, d, e):
return a*x**4 + b*x**3 + c*x**2 + d*x + e
2. 定义二分法函数 bisection_method ,用于计算方程的根。
def bisection_method(f, x1, x2, tol, a, b, c, d, e):
while abs(x1-x2) > tol:
x_mid = (x1 + x2) / 2
f_mid = f(x_mid, a, b, c, d, e)
if f_mid == 0:
return x_mid
elif f_mid > 0:
x2 = x_mid
else:
x1 = x_mid
return x_mid
3. 调用二分法函数,得到方程的根。
x_root = bisection_method(f, x1, x2, tol, a, b, c, d, e)
其中,tol 是容差,a、b、c、d、e 分别是方程的五个系数。
完整代码:
def f(x, a, b, c, d, e):
return a*x**4 + b*x**3 + c*x**2 + d*x + e
def bisection_method(f, x1, x2, tol, a, b, c, d, e):
while abs(x1-x2) > tol:
x_mid = (x1 + x2) / 2
f_mid = f(x_mid, a, b, c, d, e)
if f_mid == 0:
return x_mid
elif f_mid > 0:
x2 = x_mid
else:
x1 = x_mid
return x_mid
a = 1
b = -4
c = 4
d = 1
e = -6
tol = 1e-6
x1 = 0
x2 = 3
x_root = bisection_method(f, x1, x2, tol, a, b, c, d, e)
print('方程的根为:', x_root)
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