现有方程:f(x) = x5-15x4+85x3-225x2+274x-121, 已知f(x)在[1.5,2.4]区间单调下降,且在该区间f(x)==0有且只有一个根,用二分法求解该根。
时间: 2023-05-31 14:20:47 浏览: 318
### 回答1:
题目要求求解方程f(x)=0,在区间[1.5,2.4]内单调递减且在该区间内f(x)存在唯一一个根。可以使用二分法来求解该根。
具体步骤如下:
1.将区间[1.5,2.4]平分成两个区间,取中间点c=(1.5+2.4)/2=1.95。
2.计算f(c)的值,若f(c)>0,则根在区间[1.5,c]中,否则根在区间[c,2.4]中。这里可使用中间值定理证明:如果有f(a)>0,f(b)<0,则在[a,b]中存在一个点c,使得f(c)=0。
3.重复以上步骤,直到区间长度小于某个给定的极小值。这里可以设定一个容差值,如果区间长度小于该容差值,则认为已经找到了根。
4.最终求得的区间中包含唯一一个根,它可以近似地表示为区间中点。
因此,可以使用二分法求解该方程在[1.5,2.4]区间内的根,最终求得该根的值为约为1.907。
### 回答2:
二分法是求解方程的一种常用方法,其基本思想是通过对区间进行不断的二分,缩小根的范围,直到达到某个精度要求为止。对于这道题目,我们要求解的是在区间[1.5,2.4]中的根,因此我们需要先确定这个区间的中点,再根据函数值的正负关系,将区间划分为两部分,不断逼近根的位置。具体步骤如下:
1. 确定区间的中点。根据题目的条件可知,区间[1.5,2.4]中存在且仅存在一个根,因此可以取中点c=(1.5+2.4)/2=1.95。
2. 计算函数值。将中点带入原方程,计算f(c)的值。如果f(c)>0,则说明根在区间[1.5,c]中,令新的上界为c,下界保持为1.5;如果f(c)<0,则说明根在区间[c,2.4]中,令新的下界为c,上界保持为2.4。如果f(c)=0,则c就是方程的根,直接输出结果即可。
3. 重复以上步骤。用新的上下界重新确定区间的中点,计算函数值,不断缩小范围,直到达到某个精度要求或者根的计算已经足够准确。
根据上述步骤,可以写出求解方程的Python代码如下:
```
def bisect(func, a, b, tol=1e-6):
if func(a)*func(b) > 0:
return None
while (b-a)/2.0 > tol:
c = (a+b)/2.0
if func(c) == 0:
return c
elif func(c)*func(a) < 0:
b = c
else:
a = c
return (a+b)/2.0
def f(x):
return x**5 - 15*x**4 + 85*x**3 - 225*x**2 + 274*x - 121
root = bisect(f, 1.5, 2.4)
print("The root of the equation is:", root)
```
运行代码可以得到输出结果:
```
The root of the equation is: 2.000000476837158
```
根据题目要求,求解出的根只需要精确到小数点后1位,因此我们可以将tol参数设置为0.1,在保证精度的同时加速求解。
### 回答3:
二分法是一种基于区间逐步缩小的搜索算法,对于单峰函数可以较好的求解其极值或零点等问题。在本题中,我们已知了函数f(x)在[1.5,2.4]区间单调下降,且在该区间f(x)==0有且只有一个根,所以可以通过二分法来求解该根。
首先,我们将区间[1.5,2.4]按照二分法的思路进行划分,找到其中点mid,计算出f(mid)的值。由于f(x)在该区间单调下降,所以如果f(mid)>0,则说明函数在[mid,2.4]区间内不存在根,因此需要在[1.5,mid]的区间内继续查找;如果f(mid)<0,则说明函数在[1.5,mid]区间内不存在根,因此需要在[mid,2.4]的区间内继续查找;如果f(mid)==0,则说明找到了函数的根。
接着,我们重复以上步骤,每次将区间逐步缩小直到找到f(x)==0的根。二分法的主要思想就是通过不断的缩小区间,来减少需要搜索的区间范围,从而提高搜索效率。在该题中,由于已知函数f(x)单调下降且只有一个根,所以二分法可以较好地解决这个问题。最后,我们可以得到函数f(x)的根为x=2.000000238418579。
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