Метод хорд (секущих).
Этот метод применяется при решении уравнений вида
, если корень уравнения отделён, т.е.
и выполняются условия:
1)
(функция
принимает значения разных знаков на концах отрезка
);
2) производная
сохраняет знак на отрезке
(функция
либо возрастает, либо убывает на отрезке
).
Первое приближение корня находится по формуле:
.
Для следующего приближения из отрезков
и
выбирается тот, на концах которого функция
имеет значения разных знаков.
Тогда второе приближение вычисляется по формуле:
, если
или
, если
.
Вычисления продолжаются до тех пор, пока не перестанут изменяться те десятичные знаки, которые нужно оставить в ответе.
Метод касательных (Ньютона).
Этот метод применяется, если уравнение
имеет корень
, и выполняются условия:
1)
(функция принимает значения разных знаков на концах отрезка
);
2) производные
и
сохраняют знак на отрезке
(т.е. функция
либо возрастает, либо убывает на отрезке
, сохраняя при этом направление выпуклости).
На отрезке
выбирается такое число
, при котором
имеет тот же знак, что и
, т. е. выполняется условие
. Таким образом, выбирается точка с абсциссой
, в которой касательная к кривой
на отрезке
пересекает ось
. За точку
сначала удобно выбирать один из концов отрезка.
Первое приближение корня определяется по формуле:
.
Второе приближение корня определяется по формуле:
.
Вычисления ведутся до совпадения десятичных знаков, которые необходимы в ответе, или при заданной точности
- до выполнения неравенства
.
Достоинства метода: простота, быстрота сходимости.
Недостатки метода: вычисление производной и трудность выбора начального положения.
Комбинированный метод хорд и касательных.
Если выполняются условия:
1)
,
2)
и
сохраняют знак на отрезке
,
то приближения корня
уравнения
по методу хорд и по методу касательных подходят к значению этого корня с противоположных сторон. Поэтому для быстроты нахождения корня удобно применять оба метода одновременно. Т.к. один метод даёт значение корня с недостатком, а другой – с избытком, то достаточно легко получить заданную степень точности корня.
Схема решения уравнения методом хорд и касательных
1. Вычислить значения функции
и
.
2. Проверить выполнение условия
. Если условие не выполняется, то неправильно выбран отрезок
.
3. Найти производные
и
.
4. Проверить постоянство знака производных на отрезке
. Если нет постоянства знака, то неверно выбран отрезок
.
5. Для метода касательных выбирается за
тот из концов отрезка
, в котором выполняется условие
, т.е.
и
одного знака.
6. Приближения корней находятся:
а) по методу касательных:
,
б) по методу хорд:
.
7. Вычисляется первое приближение корня:
.
8. Проверяется выполнение условия:
, где
- заданная точность.
Если условие не выполняется, то нужно продолжить применение метода по схеме 1-8.
В этом случае отрезок изоляции корня сужается и имеет вид
. Приближённые значения корня находятся по формулам:
и
.
Вычисления продолжаются до тех пор, пока не будет найдено такое значение
, при котором
и
совпадут с точностью
.
Пример. Решить уравнение
методом хорд и касательных с точностью 0,001, если известно, что корень уравнения
.
Решение.
1. Вычислим значения функции
на концах отрезка:
,
.
2. Проверим выполнение условия:
- условие выполняется.
3. Найдём производные:
и
. 
4. На отрезке
производные
и
, т.е. сохраняют знак, следовательно, условие выполняется.
5. Выберем значение
для метода касательных. Т.к.
и
, то
.
6. Найдём приближения корня:
а) по методу касательных: 
б) по методу хорд:
.
7. Найдём первое приближение корня:
.
8. Проверим выполнение условия:
- условие не выполняется, значит нужно продолжить вычисления.
9. Отрезок изоляции корня имеет вид:
.
10. Продолжим уточнение корня по схеме. Для этого найдём значения функции на концах суженного отрезка:
,
.
11. Проверим условие:
- выполняется, значит можно продолжить применение метода. 
12. Так как
и
на отрезке
, то для метода касательных:
.
13. Вычислим значение производной:
.
14. Найдём новые значения концов отрезка изоляции:
,
.
15. Найдём второе приближение корня:
.
16. Проверим выполнение условия:
- неравенство неверное, значит необходимо продолжить вычисления.
17. Отрезок изоляции корня имеет вид:
.
18. Вычислим значения функции:
,
.
19. Условие
- выполняется.
20. Так как
и
на
, то для метода касательных
.
21. Вычислим производную:
.
22. Вычислим:
,
.
23. Найдём третье приближение корня:
.
24. Проверим выполнение неравенства:
- условие выполняется, значит, цель достигнута.
25. Следовательно,
или
- приближённое значение корня с точностью до 0,001.
Ответ:
.