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109 政大微積分 Part II 第 1 題

考題 / 轉學考微積分 / 政大 / 微積分

109學年度 · 109微積分 · 第 11 題

題目

Problem

Use Newton’s method to find the zero of f(x)=x2−3f(x)=x^2-3 with x0=2x_0=2. Perform four iterations.

解答

牛頓法的迭代公式為

xn+1= xn−f(xn)f′(xn)= xn−xn2−32xn= 12(xn+3xn).x_{n+1} =\,x_n-\frac{f(x_n)}{f'(x_n)} =\,x_n-\frac{x_n^2-3}{2x_n} =\,\frac12\left(x_n+\frac3{x_n}\right).

由 x0=2x_0=2 開始依序計算:

x1= 12(2+32)=1.75,x2= 12(1.75+31.75)≈1.732142857143,x3≈ 1.732050810015,x4≈ 1.732050807569.\begin{align*} x_1=&\,\frac12\left(2+\frac32\right)=1.75,\\[4mm] x_2=&\,\frac12\left(1.75+\frac3{1.75}\right) \approx1.732142857143,\\[4mm] x_3\approx&\,1.732050810015,\\[4mm] x_4\approx&\,1.732050807569. \end{align*}

因此四次迭代後的近似根為

x4≈1.732050807569,\boxed{x_4\approx1.732050807569},

這已非常接近 3\sqrt3。