Рассматривается два способа решения задачи отделения корней – графический и аналитический.
Существует два подхода к графическому отделению корней.
1. Строится график: и приблизительно находятся абсциссы точек пересечения графика
с осью x (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Графическое отделение корней
2. Сначала уравнение записывается в виде
, а затем строятся графики:
и приблизительно находятся абсциссы точек пересечения этих графиков (рис. 2.2).
Пример
Требуется отделить корни уравнения: .
Решение. Запишем уравнение в виде: , то есть
,
, и построим графики:
(рис. 2.3). Абсцисса точки пересечения графиков принадлежит отрезку [0, 1].
Отрезок [0, 1] содержит один корень уравнения: .
Аналитически корни уравнения можно отделить, используя свойства функции, например, опираясь на следующую теорему.
Теорема
Рис. 2.2. Графическое отделение корней
Рис. 2.3. Отделение корня
Если f(x) = 0 является непрерывно дифференцируемой функцией на отрезке , первая производная f не меняет знак на [a, b]
, и на концах отрезка функция f принимает значения разных знаков
, то внутри отрезка [a, b] содержится один корень уравнения f(x) = 0.
Отметим, что в дальнейшем мы будем для пространства n раз непрерывно дифференцируемых функций на отрезке [a, b] использовать обозначение: . Если функция f является непрерывной функцией на отрезке [a, b], то это можно записать так:
. Если функция f является непрерывно дифференцируемой на отрезке [a, b], то это можно записать следующим образом:
. Если f – дважды непрерывно дифференцируемая функция на отрезке [a, b], то будем использовать обозначение:
и т.д.