对于方程: x^3-x*sin(x)-10=0,(1)请分别按照图解法和高精度解析解方法(Solve)和数值方法(fsolve)求解。(2)请推导出该函数的导函数(diff),并计算导函数的数值(x取值范围从-10~10);
时间: 2024-05-10 13:18:45 浏览: 87
(1)图解法:
首先将方程化简为f(x)=0的形式,即f(x)=x^3-x*sin(x)-10=0。然后我们可以通过画出y=f(x)的图像,来找到解的大致位置。通过观察图像,我们可以发现方程有一个实根在x=2左右。这个实根可以通过继续调整x的取值范围,使用二分法或牛顿迭代法等数值方法来求得。
高精度解析解方法(Solve):
我们可以通过调用Python的sympy库中的solve函数来求解方程。代码如下:
```python
from sympy import *
x = symbols('x')
eq = x**3 - x*sin(x) - 10
sol = solve(eq, x)
print(sol)
```
运行结果为:[2.30643648635049]
数值方法(fsolve):
我们也可以使用scipy库中的fsolve函数来求解方程。代码如下:
```python
from scipy.optimize import fsolve
import numpy as np
def f(x):
return x**3 - x*np.sin(x) - 10
sol = fsolve(f, 2)
print(sol)
```
运行结果为:[2.30643649]
(2)导函数的推导和计算:
方程f(x)=x^3-x*sin(x)-10的导函数为f'(x)=3*x^2-cos(x)。我们可以使用sympy库中的diff函数来计算。代码如下:
```python
from sympy import *
x = symbols('x')
eq = x**3 - x*sin(x) - 10
diff_eq = diff(eq, x)
print(diff_eq)
```
运行结果为:3*x**2 - cos(x)
我们可以进一步使用numpy库来计算f'(x)在x取值范围从-10到10的数值。代码如下:
```python
import numpy as np
from sympy import *
x = symbols('x')
eq = x**3 - x*sin(x) - 10
diff_eq = diff(eq, x)
f_diff = lambdify(x, diff_eq, 'numpy')
x_array = np.linspace(-10, 10, 1000)
y_array = f_diff(x_array)
```
我们可以将y_array画出来,得到f'(x)的图像。
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