Файл: Решение квадратного уравнения Используется для нахождения корней многочлена второй степени вида f.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 19
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Решение уравнений
-
Решение квадратного уравнения
Используется для нахождения корней многочлена второй степени вида:
f( x)ax2 bxc
Порядок выполнения:
-
Вводятся коэффициенты уравнения. -
Вводится матрица, состоящая из данных коэффициентов, записанных в обратном порядке. Производится еѐ транспонирование. -
Для нахождения решения используется функция polyroots
Пример:
Решить квадратное уравнение:
x2 2x 8 0
-
Ввод коэффициентов уравнения.
a 1 b 2 c 8
-
Вводится матрица, состоящая из коэффициентов, записанных в об- ратном порядке. Производится еѐ транспонирование.
v ( c b a ) T
-
Для нахождения решения используется функция polyroots.
2
r polyroots(v) r =
4
-
Символьное решение уравнений
Порядок выполнения:
-
Ввести уравнение. -
Синим уголком курсора выделить переменную, относительно которой нужно решить уравнение. -
В главном меню выбрать команду Symbolics→Variable→Solve
(Символьныевычисления→Переменная→Решить).
Пример:
Символьно найти
решение уравнения относительно переменной h:
2h3 h b 0
-
Ввод уравнения. В качестве знака равно использовать знак Булева ра- венства (вводится сочетанием клавиш [Ctrl]+[=]).
2h2 h b 0
-
Выделение переменной, относительно которой проводится решение.
-
Решение уравнения при помощи команды Symbolics → Variable →
Solve (Символьные вычисления → Переменная → Решить).
8b 1 1
4
8b 1
4
4
1
4
Недостаток использования меню Symbolics заключается в том, что най- денное решение не пересчитывается автоматически при изменении выражения или входящих в него величин и не участвует в последующих расчетах.
Достоинством использования меню Symbolics является то, что ранее принятые численные значения величин не учитываются в символьных расчетах.
Если выделенное выражение не имеет символьного решения (а большин- ство уравнений не имеет символьного решения), то Mathcad сообщает об ошибке:
«No solution was found» («Решение не найдено»).
-
Численное решение уравнений
Функция root решает уравнения итерационным методом секущих и по- этому требует задания перед собой начальных значений. Кроме того, функция root, выполняя вычисления методом спуска, находит и выводит только один ко- рень, ближайший к начальному приближению. Для поиска остальных корней уравнения необходимо задание других начальных значений.
Пример:
Найти корни уравнения в диапазоне от -4 до 3:
x3 6x 2 0
-
Ввод диапазона, где определяется корень.
x 4.. 3
-
Ввод уравнения.
f( x)
x3 6.x 2
-
Поиск интервалов, где происходит смена знака функции.
-4 |
-3 |
-2 |
-1 |
0 |
1 |
2 |
3 |
-38 |
-7 |
6 |
7 |
2 |
-3 |
-2 |
11 |
x f (x)
Данных интервалов 3 (-3…-2, 0…1, 2..3), следовательно уравнение на заданном интервале имеет 3 корня.
-
Задание точности вычисления корня.
TOL 10 5
-
Задание начального положения для поиска. Задается как среднее зна- чение между значениями переменной, где происходит смена знака функции.
x 3 2
2
x 2.5
-
Вычисление корня
X1 root (f (x) x)
X1 2.602
-
Проверка решения. Значение функции должно быть близко к 0.
f (X1) 3.553
15
10
-
Вычисление второго корня.
x 0 1
2
X2 root (f (x) x)
f (X2) 6.095
11
x 0.5
X2 0.34
10
-
Вычисление третьего корня
x 2 3
2
X3 root (f (x) x)
10
f (X3) 3.052
10
x 2.5
X3 2.262
-
Поиск экстремума функции
С помощью функции root можно найти и экстремум функции, приравняв производную к нулю. Функции должно предшествовать начальное приближение.
Для нахождения экстремума функции следует:
-
Задать начальное приближение, наиболее близко расположенное к экстремуму. Для его поиска необходимо определить, на каких интервалах проис- ходит смена знака производной функции. -
Записать выражение с функцией root, включив в качестве функции, которая должна быть равна нулю, производную по заданной переменной; -
Вычислить значение заданной функции от найденного корня.
Пример:
Найти экстремумы уравнения в диапазоне от -4 до 3:
x3 6x 2 0
-
Ввод диапазона.
x 4.. 3
-
Ввод уравнения.
f( x)
x3 6.x 2
-
Поиск интервалов, где происходит смена знака производной функции
d f (x)
-4 |
-3 |
-2 |
-1 |
0 |
1 |
2 |
3 |
42 |
21 |
6 |
-3 |
-6 |
-3 |
6 |
21 |
x dx
Данных интервалов 2 (-2…-1, 1…2), следовательно уравнение на заданном диапазоне имеет 2 экстремума.
-
Задание точности вычисления экстремума.
TOL 10 5
-
Задание начального положения для поиска экстремума. Задается как среднее значение между значениями переменной, где происходит смена знака градиента функции.
x 2 1
2
x 1.5
-
Нахождение первого экстремума
X1 root d f (x) x
X1 1.414
dx
-
Вычисление значения функции в экстремуме.
f (X1) 7.657
-
Нахождение второго экстремума.