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二分法

王朝百科·作者佚名  2009-11-05
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数学方面:

一般地,对于函数f(x),如果存在实数c,当x=c时,若f(c)=0,那么把x=c叫做函数f(x)的零点。

解方程即要求f(x)的所有零点。

假定f(x)在区间(x,y)上连续

先找到a、b属于区间(x,y),使f(a),f(b)异号,说明在区间(a,b)内一定有零点,然后求f[(a+b)/2],

现在假设f(a)<0,f(b)>0,a<b

①如果f[(a+b)/2]=0,该点就是零点,

如果f[(a+b)/2]<0,则在区间((a+b)/2,b)内有零点,(a+b)/2=>a,从①开始继续使用

中点函数值判断。

如果f[(a+b)/2]>0,则在区间(a,(a+b)/2)内有零点,(a+b)/2=>b,从①开始继续使用

中点函数值判断。

这样就可以不断接近零点。

通过每次把f(x)的零点所在小区间收缩一半的方法,使区间的两个端点逐步迫近函数的零点,以求得零点的近似值,这种方法叫做二分法。

给定精确度ξ,用二分法求函数f(x)零点近似值的步骤如下:

1 确定区间[a,b],验证f(a)·f(b)<0,给定精确度ξ.

2 求区间(a,b)的中点c.

3 计算f(c).

(1) 若f(c)=0,则c就是函数的零点;

(2) 若f(a)·f(c)<0,则令b=c;

(3) 若f(c)·f(b)<0,则令a=c.

(4) 判断是否达到精确度ξ:即若┃a-b┃<ξ,则得到零点近似值a(或b),否则重复2-4.

由于计算过程的具体运算复杂,但每一步的方式相同,所以可通过编写程序来运算。

例:(C语言)

方程式为:f(x) = 0,示例中f(x) = 1+x-x^3

使用示例:

input a b e: 1 2 1e-5

solution: 1.32472

源码如下:

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <math.h>

#include <assert.h>

double f(double x)

{

return 1+x-x*x*x;

}

int main()

{

double a = 0, b = 0, e = 1e-5;

printf("input a b e: ");

scanf("%lf%lf%lf", &a, &b, &e);

e = fabs(e);

if (fabs(f(a)) <= e)

{

printf("solution: %lg

", a);

}

else if (fabs(f(b)) <= e)

{

printf("solution: %lg

", b);

}

else if (f(a)*f(b) > 0)

{

printf("f(%lg)*f(%lg) > 0 ! need <= 0 !

", a, b);

}

else

{

while (fabs(b-a) > e)

{

double c = (a+b)/2.0;

if (f(a)* f ( c ) < 0)

b = c;

else

a = c;

}

printf("solution: %lg

", (a+b)/2.0);

}

return 0;

}

例:C++语言[类C编写].

|f(x)|<10^-5 f(x)=2x^3-4x^2+3x-6

#include"iostream"

#include"stdio.h"

#include"math.h"

#define null 0

double fx(double); //f(x)函数

void main()

{

double xa(null),xb(null),xc(null);

do

{

printf("请输入一个范围x0 x1:");

std::cin>>xa>>xb; //输入xa xb的值

printf("%f %f",xa,xb);

}

while(fx(xa)*fx(xb)>=0); //判断输入范围内是否包含函数值0

do

{

if(fx((xc=(xa+xb)/2))*fx(xb)<0) //二分法判断函数值包含0的X取值区间

{

xa=xc;

}

else

{

xb=xc;

}

}

while(fx(xc)>pow(10.0,-5)||fx(xc)<-1*pow(10.0,-5));//判断x根是否在接近函数值0的精确范围内

printf("

得数为:%f",xc);

}

double fx(double x)

{

return(2.0*pow(x,3)-4.0*pow(x,2)+3*x-6.0);

}

经济学方面:

传统的经济学家把经济分为实物经济和货币经济两部分,其中,经济理论分析实际变量的决定,而货币理论分析价格的决定,两者之间并没有多大的关系,这就是所谓的二分法。

哲学方面:

又称二分说,爱利亚学派芝诺四大著名悖论之一

证明运动是不可能的。

其主要思路是:假设一个存在物经过空间而运动,为了穿越某个空间,就必须穿越这个空间的一半。为了穿越这一半,就必须穿越这一半的一半;以此类推,直至无穷。所以,运动是不可能的。

一般使用方面:

即将所有的事物根据其属性分成两种。错误的分类可能导致逻辑谬论,如:非黑即白,不是忠的就是奸的。这很明显忽略了中间状态的存在。正确的分类法应如:白-非白。

 
 
 
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