Для примера рассмотрим два разных преобразования одного и того же уравнения
lnx = 2 - x . | (3.10) |
В виде (3.1) его можно записать либо
lnx - 2 + x = 0 , | (3.11) |
либо
2 - lnx - x = 0 , | (3.12) |
Оба уравнения приведем к виду (3.8) прибавлением x к правой и левой частям.
Уравнение (3.11) преобразуется к виду:
x = lnx - 2 + 2x , | (3.13) |
т.е. (x)= lnx - 2 + 2x .
Продифференцируем функцию (x): (x)= + 2. Не трудно определить, что условие сходимости метода выполняется при -1 < x < -1/3 . Но на этапе отделения корней можно убедиться, что корень уравнения лежит в интервале (1,2), и вообще вся функция (x) из-за наличия логарифмаопределена лишь при x > 0. Это значит, что исходное уравнение преобразованием к виду (3.13) решить методом простых итераций невозможно.
Уравнение (3.12) преобразуется к виду:
x = 2 - lnx , | (3.14) |
т.е. (x)= 2 - lnx . Продифференцируем функцию (x): (x)= - .Условие сходимости метода выполняется при ½ x ½ > 1. Это значит, учитывая область расположения корня, что вычислительный процесс метода простых итераций будет сходящимся, если исходное уравнение преобразовано к виду (3.14).
Существует более или менее универсальный способ преобразования уравнения (3.1) к виду (3.8):
F(x) = 0 | Þ | C . F(x) = 0 | Þ | C . F(x) + x = x | (3.15) |
Здесь C - некоторый параметр, выбираемый из условия сходимости процесса.
Для примера попытаемся применить этот способ для решения уравнения (3.11). Условие сходимости (3.9) для преобразования (3.15) в общем виде выглядит так:
.
так как в этом неравенстве присутствует знак модуля, то оно распадается на два неравенства:
и
или
и . | (3.16) |
Дальнейшее преобразование этих неравенств для получения условия на значения параметра С зависит от знака производной в окрестности искомого корня.
Так как в уравнении (3.11) , то неравенства (3.16) для него выглядят так:
и . | (3.17) |
В качестве окрестности корня уравнения (3.11) рассматриваем интервал [1, 2], полученный на этапе отделения корней. Вычислим значения производной при х=1 и х=2 :
и .
Так как производная в исследуемой окрестности положительна, то неравенства (3.17) можно записать так:
С < 0 и C > | (3.18) |
Подставим во второе из этих неравенств границы нашей окрестности и получим:
для х=1 → С>-1 , для х=2 → C>-4/3 .
Дата добавления: 2015-02-16; просмотров: 776;