Лучшие помощники
- Megamozg 2205 б
- Matalya1 1800 б
- DevAdmin 1720 б
- arkasha_bortnikov 900 б
- Dwayne_Johnson 870 б
6 октября 2023 04:51
358
sin4x = ln(x-1)
Решить методом касательных с подробным решением, найти корни с точностью до тысячных
1
ответ
Для решения уравнения sin(4x) = ln(x-1) методом касательных, мы будем использовать итерационный процесс, начиная с некоторого начального приближения. Затем мы будем находить точки пересечения касательной с осью x, чтобы найти корни уравнения.
Шаг 1: Найдем производную от левой и правой частей уравнения:
d/dx (sin(4x)) = d/dx (ln(x-1))
Производная sin(4x) равна 4cos(4x).
Производная ln(x-1) равна 1/(x-1).
Таким образом, уравнение принимает вид:
4cos(4x) = 1/(x-1)
Шаг 2: Выберем начальное приближение. Для удобства выберем x = 1.5.
Шаг 3: Применим итерационный процесс, используя формулу касательной:
x_(n+1) = x_n - f(x_n)/f'(x_n)
где f(x) = 4cos(4x) - 1/(x-1).
Выполним несколько итераций:
Итерация 1:
x_1 = 1.5 - (4cos(4*1.5) - 1/(1.5-1))/(4*(-4)sin(4*1.5) + 1/(1.5-1)^2)
≈ 1.5 - (4cos(6) - 1/0.5)/(-16sin(6) + 1/0.25)
≈ 1.5 - (4*(-0.95) - 2)/(-16*0.1 + 4)
≈ 1.5 - (-3.8 - 2)/(-1.6 + 4)
≈ 1.5 - (-5.8)/2.4
≈ 1.5 + 2.42
≈ 3.92
Итерация 2:
x_2 = 3.92 - (4cos(4*3.92) - 1/(3.92-1))/(4*(-4)sin(4*3.92) + 1/(3.92-1)^2)
≈ 3.92 - (4cos(15.68) - 1/2.92)/(-16sin(15.68) + 1/2.92^2)
≈ 3.92 - (4*(-0.99) - 1/2.92)/(-16*0.26 + 1/8.51)
≈ 3.92 - (-3.96 - 0.34)/(-4.16 + 0.12)
≈ 3.92 + 4.3/4.04
≈ 3.92 + 1.06
≈ 4.98
Итерация 3:
x_3 = 4.98 - (4cos(4*4.98) - 1/(4.98-1))/(4*(-4)sin(4*4.98) + 1/(4.98-1)^2)
≈ 4.98 - (4cos(19.92) - 1/3.98)/(-16sin(19.92) + 1/8.98)
≈ 4.98 - (4*(-0.98) - 1/3.98)/(-16*0.34 + 1/8.98)
≈ 4.98 - (-3.92 - 0.25)/(-5.44 + 0.11)
≈ 4.98 + 4.17/5.55
≈ 4.98 + 0.75
≈ 5.73
Итерация 4:
x_4 = 5.73 - (4cos(4*5.73) - 1/(5.73-1))/(4*(-4)sin(4*5.73) + 1/(5.73-1)^2)
≈ 5.73 - (4cos(22.92) - 1/4.73)/(-16sin(22.92) + 1/16.92)
≈ 5.73 - (4*(-0.96) - 1/4.73)/(-16*0.37 + 1/16.92)
≈ 5.73 - (-3.84 - 0.21)/(-5.92 + 0.06)
≈ 5.73 + 4.05/5.98
≈ 5.73 + 0.68
≈ 6.41
Шаг 4: Повторим итерационный процесс до достижения требуемой точности. Продолжим итерации до тысячных:
Итерация 5:
x_5 ≈ 6.41 - (4cos(4*6.41) - 1/(6.41-1))/(4*(-4)sin(4*6.41) + 1/(6.41-1)^2)
≈ 6.41 - (4cos(25.64) - 1/5.41)/(-16sin(25.64) + 1/25.41)
≈ 6.41 - (4*(-0.94) - 1/5.41)/(-16*0.41 + 1/25.41)
≈ 6.41 - (-3.76 - 0.18)/(-6.56 + 0.04)
≈ 6.41 + 3.94/6.6
≈ 6.41 + 0.6
≈ 7.01
Итерация 6:
x_6 ≈ 7.01 - (4cos(4*7.01) - 1/(7.01-1))/(4*(-4)sin(4*7.01) + 1/(7.01-1)^2)
≈ 7.01 - (4cos(28.04) - 1/6.01)/(-16sin(28.04) + 1/36.01)
≈ 7.01 - (4*(-0.92) - 1/6.01)/(-16*0.47 + 1/36.01)
≈ 7.01 - (-3.68 - 0.17)/(-7.52 + 0.03)
≈ 7.01 + 3.85/7.55
≈ 7.01 + 0.51
≈ 7.52
Итерация 7:
x_7 ≈ 7.52 - (4cos(4*7.52) - 1/(7.52-1))/(4*(-4)sin(4*7.52) + 1/(7.52-1)^2)
≈ 7.52 - (4cos(30.08) - 1/6.52)/(-16sin(30.08) + 1/36.52)
≈ 7.52 - (4*(-0.89) - 1/6.52)/(-16*0.51 + 1/36.52)
≈ 7.52 - (-3.56 - 0.15)/(-8.16 + 0.03)
≈ 7.52 + 3.71/8.19
≈ 7.52 + 0.45
≈ 7.97
Итерация 8:
x_8 ≈ 7.97 - (4cos(4*7.97) - 1/(7.97-1))/(4*(-4)sin(4*7.97) + 1/(7.97-1)^2)
≈ 7.97 - (4cos(31.88) - 1/6.97)/(-16sin(31.88) + 1/36.97)
≈ 7.97 - (4*(-0.87) - 1/6.97)/(-16*0.53 + 1/36.97)
≈ 7.97 - (-3.48 - 0.14)/(-8.48 + 0.03)
≈ 7.97 + 3.62/8.51
≈ 7.97 + 0.43
≈ 8.4
Шаг 5: Повторим итерационный процесс до достижения требуемой точности. Продолжим итерации до тысячных:
Итерация 9:
x_9 ≈ 8.4 - (4cos(4*8.4) - 1/(8.4-1))/(4*(-4)sin(4*8.4) + 1/(8.4-1)^2)
≈ 8.4 - (4cos(33.6) - 1/7.4)/(-16sin(33.6) + 1/37.4)
≈ 8.4 - (4*(-0.85) - 1/7.4)/(-16*0.56 + 1/37.4)
≈ 8.4 - (-3.4 - 0.14)/(-8.96 + 0.03)
≈ 8.4 + 3.54/8.99
≈ 8.4 + 0.39
≈ 8.79
Итерация 10:
x_10 ≈ 8.79 - (4cos(4*8.79) - 1/(8.79-1))/(4*(-4)sin(4*8.79) + 1/(8.79-1)^2)
≈ 8.79 - (4cos(35.16) - 1/7.79)/(-16sin(35.16) + 1/37.79)
≈ 8.79 - (4*(-0.83) - 1/7.79)/(-16*0.58 + 1/37.79)
≈ 8.79 - (-3.32 - 0.13)/(-9.28 + 0.03)
≈ 8.79 + 3.45/9.31
≈ 8.79 + 0.37
≈ 9.16
Итерация 11:
x_11 ≈ 9.16 - (4cos(4*9.16) - 1/(9.16-1))/(4*(-4)sin(4*9.16) + 1/(9.16-1)^2)
≈ 9.16 - (4cos(36.64) - 1/8.16)/(-16sin(36.64) + 1/38.16)
≈ 9.16 - (4*(-0.81) - 1/8.16)/(-16*0.61 + 1/38.16)
≈ 9.16 - (-3.24 - 0.13)/(-9.76 + 0.03)
≈ 9.16 + 3.37/9.79
≈ 9.16 + 0.34
≈ 9.5
Итерация 12:
x_12 ≈ 9.5 - (4cos(4*9.5) - 1/(9.5-1))/(4*(-4)sin(4*9.5) + 1/(9.5-1)^2)
≈ 9.5 - (4cos(38) - 1/8.5)/(-16sin(38) + 1/39.5)
≈ 9.5 - (4*(-0.79) - 1/8.5)/(-16*0.64 + 1/39.5)
≈ 9.5 - (-3.16 - 0.13)/(-10.24 + 0.03)
≈ 9.5 + 3.29/10.27
≈ 9.5 + 0.32
≈ 9.82
Итерация 13:
x_13 ≈ 9.82 - (4cos(4*9.82) - 1/(9.82-1))/(4*(-4)sin(4*9.82) + 1/(9.82-1)^2)
≈ 9.82 - (4cos(39.28) - 1/8.82)/(-16sin(39.28) + 1/40.82)
≈ 9.82 - (4*(-0.77) - 1/8.82)/(-16*0.67 + 1/40.82)
≈ 9.82 - (-3.08 - 0.12)/(-10.72 + 0.02)
≈ 9.82 + 3.2/10.74
≈ 9.82 + 0.3
≈ 10.12
Итерация 14:
x_14 ≈ 10.12 - (4cos(4*10.12) - 1/(10.12-1))/(4*(-4)sin(4*10.12) + 1/(10.12-1)^2)
≈ 10.12 - (4cos(40.48) - 1/9.12)/(-16sin(40.48) + 1/41.12)
≈ 10.12 - (4*(-0.76) - 1/9.12)/(-16*0.69 + 1/41.12)
≈ 10.12 - (-3.04 - 0.12)/(-11.04 + 0.02)
≈ 10.12 + 3.16/11.06
≈ 10.12 + 0.29
≈ 10.41
Итерация 15:
x_15 ≈ 10.41 - (4cos(4*10.41) - 1/(10.41-1))/(4*(-4)sin(4*10.41) + 1/(10.41-1)^2)
≈ 10.41 - (4cos(41.64) - 1/9.41)/(-16sin(41.64) + 1/42.41)
≈ 10.41 - (4*(-0.74) - 1/9.41)/(-16*0.72 + 1/42.41)
≈ 10.41 - (-2.96 - 0.11)/(-11.52 + 0.01)
≈ 10.41 + 3.07/11.53
≈ 10.41 + 0.27
≈ 10.68
Итерация 16:
x_16 ≈ 10.68 - (4cos(4*10.68) - 1/(10.68-1))/(4*(-4)sin(4*10.68) + 1/(10.68-1)^2)
≈ 10.68 - (4cos(42.72) - 1/9.68)/(-16sin(42.72) + 1/43.68)
≈ 10.68 - (4*(-0.73) - 1/9.68)/(-16*0.75 + 1/43.68)
≈ 10.68 - (-2.92 - 0.11)/(-12 + 0.01)
≈ 10.68 + 3.03/11.99
≈ 10.68 + 0.25
≈ 10.93
Итерация 17:
x_17 ≈ 10.93 - (4cos(4*10.93) - 1/(10.93-1))/(4*(-4)sin(4*10.93) + 1/(10.93-1)^2)
≈ 10.93 - (4cos(43.72) - 1/10.93)/(-16sin(43.72) + 1/44.93)
≈ 10.93 - (4*(-0.72) - 1/10.93)/(-16*0.77 + 1/44.93)
≈ 10.93 - (-2.88 - 0.1)/(-12.32 + 0.01)
≈ 10.93 + 2.98/12.33
≈ 10.93 + 0.24
≈ 11.17
Итерация 18:
x_18 ≈ 11.17 - (4cos(4*11.17) - 1/(11.17-1))/(4*(-4)sin(4*11.17) + 1/(11.17-1)^2)
≈ 11.17 - (4cos(44.68) - 1/11.17)/(-16sin(44.68) + 1/45.17)
≈ 11.17 - (4*(-0.71) - 1/11.17)/(-16*0.79 + 1/45.17)
≈ 11.17 - (-2.84 - 0.1)/(-12.64 + 0.01)
≈ 11.17 + 2.94/12.65
≈ 11.17 +
Шаг 1: Найдем производную от левой и правой частей уравнения:
d/dx (sin(4x)) = d/dx (ln(x-1))
Производная sin(4x) равна 4cos(4x).
Производная ln(x-1) равна 1/(x-1).
Таким образом, уравнение принимает вид:
4cos(4x) = 1/(x-1)
Шаг 2: Выберем начальное приближение. Для удобства выберем x = 1.5.
Шаг 3: Применим итерационный процесс, используя формулу касательной:
x_(n+1) = x_n - f(x_n)/f'(x_n)
где f(x) = 4cos(4x) - 1/(x-1).
Выполним несколько итераций:
Итерация 1:
x_1 = 1.5 - (4cos(4*1.5) - 1/(1.5-1))/(4*(-4)sin(4*1.5) + 1/(1.5-1)^2)
≈ 1.5 - (4cos(6) - 1/0.5)/(-16sin(6) + 1/0.25)
≈ 1.5 - (4*(-0.95) - 2)/(-16*0.1 + 4)
≈ 1.5 - (-3.8 - 2)/(-1.6 + 4)
≈ 1.5 - (-5.8)/2.4
≈ 1.5 + 2.42
≈ 3.92
Итерация 2:
x_2 = 3.92 - (4cos(4*3.92) - 1/(3.92-1))/(4*(-4)sin(4*3.92) + 1/(3.92-1)^2)
≈ 3.92 - (4cos(15.68) - 1/2.92)/(-16sin(15.68) + 1/2.92^2)
≈ 3.92 - (4*(-0.99) - 1/2.92)/(-16*0.26 + 1/8.51)
≈ 3.92 - (-3.96 - 0.34)/(-4.16 + 0.12)
≈ 3.92 + 4.3/4.04
≈ 3.92 + 1.06
≈ 4.98
Итерация 3:
x_3 = 4.98 - (4cos(4*4.98) - 1/(4.98-1))/(4*(-4)sin(4*4.98) + 1/(4.98-1)^2)
≈ 4.98 - (4cos(19.92) - 1/3.98)/(-16sin(19.92) + 1/8.98)
≈ 4.98 - (4*(-0.98) - 1/3.98)/(-16*0.34 + 1/8.98)
≈ 4.98 - (-3.92 - 0.25)/(-5.44 + 0.11)
≈ 4.98 + 4.17/5.55
≈ 4.98 + 0.75
≈ 5.73
Итерация 4:
x_4 = 5.73 - (4cos(4*5.73) - 1/(5.73-1))/(4*(-4)sin(4*5.73) + 1/(5.73-1)^2)
≈ 5.73 - (4cos(22.92) - 1/4.73)/(-16sin(22.92) + 1/16.92)
≈ 5.73 - (4*(-0.96) - 1/4.73)/(-16*0.37 + 1/16.92)
≈ 5.73 - (-3.84 - 0.21)/(-5.92 + 0.06)
≈ 5.73 + 4.05/5.98
≈ 5.73 + 0.68
≈ 6.41
Шаг 4: Повторим итерационный процесс до достижения требуемой точности. Продолжим итерации до тысячных:
Итерация 5:
x_5 ≈ 6.41 - (4cos(4*6.41) - 1/(6.41-1))/(4*(-4)sin(4*6.41) + 1/(6.41-1)^2)
≈ 6.41 - (4cos(25.64) - 1/5.41)/(-16sin(25.64) + 1/25.41)
≈ 6.41 - (4*(-0.94) - 1/5.41)/(-16*0.41 + 1/25.41)
≈ 6.41 - (-3.76 - 0.18)/(-6.56 + 0.04)
≈ 6.41 + 3.94/6.6
≈ 6.41 + 0.6
≈ 7.01
Итерация 6:
x_6 ≈ 7.01 - (4cos(4*7.01) - 1/(7.01-1))/(4*(-4)sin(4*7.01) + 1/(7.01-1)^2)
≈ 7.01 - (4cos(28.04) - 1/6.01)/(-16sin(28.04) + 1/36.01)
≈ 7.01 - (4*(-0.92) - 1/6.01)/(-16*0.47 + 1/36.01)
≈ 7.01 - (-3.68 - 0.17)/(-7.52 + 0.03)
≈ 7.01 + 3.85/7.55
≈ 7.01 + 0.51
≈ 7.52
Итерация 7:
x_7 ≈ 7.52 - (4cos(4*7.52) - 1/(7.52-1))/(4*(-4)sin(4*7.52) + 1/(7.52-1)^2)
≈ 7.52 - (4cos(30.08) - 1/6.52)/(-16sin(30.08) + 1/36.52)
≈ 7.52 - (4*(-0.89) - 1/6.52)/(-16*0.51 + 1/36.52)
≈ 7.52 - (-3.56 - 0.15)/(-8.16 + 0.03)
≈ 7.52 + 3.71/8.19
≈ 7.52 + 0.45
≈ 7.97
Итерация 8:
x_8 ≈ 7.97 - (4cos(4*7.97) - 1/(7.97-1))/(4*(-4)sin(4*7.97) + 1/(7.97-1)^2)
≈ 7.97 - (4cos(31.88) - 1/6.97)/(-16sin(31.88) + 1/36.97)
≈ 7.97 - (4*(-0.87) - 1/6.97)/(-16*0.53 + 1/36.97)
≈ 7.97 - (-3.48 - 0.14)/(-8.48 + 0.03)
≈ 7.97 + 3.62/8.51
≈ 7.97 + 0.43
≈ 8.4
Шаг 5: Повторим итерационный процесс до достижения требуемой точности. Продолжим итерации до тысячных:
Итерация 9:
x_9 ≈ 8.4 - (4cos(4*8.4) - 1/(8.4-1))/(4*(-4)sin(4*8.4) + 1/(8.4-1)^2)
≈ 8.4 - (4cos(33.6) - 1/7.4)/(-16sin(33.6) + 1/37.4)
≈ 8.4 - (4*(-0.85) - 1/7.4)/(-16*0.56 + 1/37.4)
≈ 8.4 - (-3.4 - 0.14)/(-8.96 + 0.03)
≈ 8.4 + 3.54/8.99
≈ 8.4 + 0.39
≈ 8.79
Итерация 10:
x_10 ≈ 8.79 - (4cos(4*8.79) - 1/(8.79-1))/(4*(-4)sin(4*8.79) + 1/(8.79-1)^2)
≈ 8.79 - (4cos(35.16) - 1/7.79)/(-16sin(35.16) + 1/37.79)
≈ 8.79 - (4*(-0.83) - 1/7.79)/(-16*0.58 + 1/37.79)
≈ 8.79 - (-3.32 - 0.13)/(-9.28 + 0.03)
≈ 8.79 + 3.45/9.31
≈ 8.79 + 0.37
≈ 9.16
Итерация 11:
x_11 ≈ 9.16 - (4cos(4*9.16) - 1/(9.16-1))/(4*(-4)sin(4*9.16) + 1/(9.16-1)^2)
≈ 9.16 - (4cos(36.64) - 1/8.16)/(-16sin(36.64) + 1/38.16)
≈ 9.16 - (4*(-0.81) - 1/8.16)/(-16*0.61 + 1/38.16)
≈ 9.16 - (-3.24 - 0.13)/(-9.76 + 0.03)
≈ 9.16 + 3.37/9.79
≈ 9.16 + 0.34
≈ 9.5
Итерация 12:
x_12 ≈ 9.5 - (4cos(4*9.5) - 1/(9.5-1))/(4*(-4)sin(4*9.5) + 1/(9.5-1)^2)
≈ 9.5 - (4cos(38) - 1/8.5)/(-16sin(38) + 1/39.5)
≈ 9.5 - (4*(-0.79) - 1/8.5)/(-16*0.64 + 1/39.5)
≈ 9.5 - (-3.16 - 0.13)/(-10.24 + 0.03)
≈ 9.5 + 3.29/10.27
≈ 9.5 + 0.32
≈ 9.82
Итерация 13:
x_13 ≈ 9.82 - (4cos(4*9.82) - 1/(9.82-1))/(4*(-4)sin(4*9.82) + 1/(9.82-1)^2)
≈ 9.82 - (4cos(39.28) - 1/8.82)/(-16sin(39.28) + 1/40.82)
≈ 9.82 - (4*(-0.77) - 1/8.82)/(-16*0.67 + 1/40.82)
≈ 9.82 - (-3.08 - 0.12)/(-10.72 + 0.02)
≈ 9.82 + 3.2/10.74
≈ 9.82 + 0.3
≈ 10.12
Итерация 14:
x_14 ≈ 10.12 - (4cos(4*10.12) - 1/(10.12-1))/(4*(-4)sin(4*10.12) + 1/(10.12-1)^2)
≈ 10.12 - (4cos(40.48) - 1/9.12)/(-16sin(40.48) + 1/41.12)
≈ 10.12 - (4*(-0.76) - 1/9.12)/(-16*0.69 + 1/41.12)
≈ 10.12 - (-3.04 - 0.12)/(-11.04 + 0.02)
≈ 10.12 + 3.16/11.06
≈ 10.12 + 0.29
≈ 10.41
Итерация 15:
x_15 ≈ 10.41 - (4cos(4*10.41) - 1/(10.41-1))/(4*(-4)sin(4*10.41) + 1/(10.41-1)^2)
≈ 10.41 - (4cos(41.64) - 1/9.41)/(-16sin(41.64) + 1/42.41)
≈ 10.41 - (4*(-0.74) - 1/9.41)/(-16*0.72 + 1/42.41)
≈ 10.41 - (-2.96 - 0.11)/(-11.52 + 0.01)
≈ 10.41 + 3.07/11.53
≈ 10.41 + 0.27
≈ 10.68
Итерация 16:
x_16 ≈ 10.68 - (4cos(4*10.68) - 1/(10.68-1))/(4*(-4)sin(4*10.68) + 1/(10.68-1)^2)
≈ 10.68 - (4cos(42.72) - 1/9.68)/(-16sin(42.72) + 1/43.68)
≈ 10.68 - (4*(-0.73) - 1/9.68)/(-16*0.75 + 1/43.68)
≈ 10.68 - (-2.92 - 0.11)/(-12 + 0.01)
≈ 10.68 + 3.03/11.99
≈ 10.68 + 0.25
≈ 10.93
Итерация 17:
x_17 ≈ 10.93 - (4cos(4*10.93) - 1/(10.93-1))/(4*(-4)sin(4*10.93) + 1/(10.93-1)^2)
≈ 10.93 - (4cos(43.72) - 1/10.93)/(-16sin(43.72) + 1/44.93)
≈ 10.93 - (4*(-0.72) - 1/10.93)/(-16*0.77 + 1/44.93)
≈ 10.93 - (-2.88 - 0.1)/(-12.32 + 0.01)
≈ 10.93 + 2.98/12.33
≈ 10.93 + 0.24
≈ 11.17
Итерация 18:
x_18 ≈ 11.17 - (4cos(4*11.17) - 1/(11.17-1))/(4*(-4)sin(4*11.17) + 1/(11.17-1)^2)
≈ 11.17 - (4cos(44.68) - 1/11.17)/(-16sin(44.68) + 1/45.17)
≈ 11.17 - (4*(-0.71) - 1/11.17)/(-16*0.79 + 1/45.17)
≈ 11.17 - (-2.84 - 0.1)/(-12.64 + 0.01)
≈ 11.17 + 2.94/12.65
≈ 11.17 +
0
·
Хороший ответ
6 октября 2023 05:01
Остались вопросы?
Еще вопросы по категории Математика
РОСТОВ(НА) Дону это крупнейший город на юге России.Он расположен на берегах Дона.Поскольку скорость Т..ЧЕНИЯ Дона (НЕ)БОЛЬШАЯ,ПРОЖ..ВАЮЩИЕ на его бере...
Какие значения может принимать переменная x в уравнении 1 cos 2x + 3 cosx + 2 = 0?...
В двух карманах было 28 орехов,причём в левом кармане в 3 раза больше,чем в правом.Сколько орехов было в каждом кармане?Решите задачу - уравнением...
после уроков в школе дмитрий поехал на дополнительные занятия по математике , русскому и биологии. каждое занятие длилось ровно 1 час...
Мальчик за 7 минут прочитал 1/27 книги. За сколько минут он прочитает её полностью, если будет читать с той же скоростью?...