2.8. Метод итераций

1. Пусть известен отрезок [a, b], содержащий один корень уравнения f(x) = 0. Функция f(x) является непрерывно дифференцируемой на [a, b] (f(x) Î C1[a, b]). Первая производная функции f не обращается в ноль на отрезке [a, b] (f ¢ ¹ 0).

2. Формула метода:

 ,  то есть 

Здесь p – константа, которая выбирается следующим образом: знак p – совпадает со знаком f¢(x) на [a, b]:

,

 а модуль p выбирается из условия:

 , где .

3. Метод итераций сходится для любого начального приближения x0=[a, b], если

В качестве х0  выбирается один из концов отрезка [a, b].

4. Условие остановки итерационного процесса:

.

Число хn+1, для которого выполняется условие остановки итерационного процесса, является приближенным значением корня уравнения, полученного с помощью метода итераций с точностью e.

Пример

Построить алгоритм для уточнения корня уравнения x3 + 3x – 1 = 0 методом итераций с точностью e  на отрезке [0,1].

Решение

1. Отрезок  содержит один корень уравнения, функция f является непрерывно дифференцируемой на этом отрезке, первая производная функции f не обращается в ноль на этом отрезке:

.

2. Формула метода:

.

 > 0 на [0, 1], следовательно, p > 0.

,  p = 4, следовательно, .

Сразу проверим, что

;

;

.

3. Начальное приближение  x0 = 0.

4. Условие остановки итерационного процесса:

,                .

Число хn+1, для которого выполняется условие остановки итерационного процесса, является приближенным значением корня уравнения, полученного с помощью метода итераций с точностью e.