分别用二分法和牛顿迭代法求解方程x3 – 3x – 1 = 0在x = 2附近的实根

编写程序,分别用二分法和牛顿迭代法求解方程x3 – 3x – 1 = 0在x = 2附近的实根,要求计算精确到小数点后七位数字为止,并将求出的近似结果与理论值2cos20 相比较,二分法的初始迭代区间为 [1, 3]。

一、二分法
任取两点x1和x2,判断(x1,x2)区间内有无一个实根。如果f(x1)和f(x2)符号相反,说明(x1,x2)之间有一个实根。取(x1,x2)的中点x,检查f(x)与f(x1)是否同符号,如果不同号,说明实根在(x,x1)区间,这样就已经将寻找根的范围减少了一半了。然后用同样的办法再进一步缩小范围。再找x1与x2(x2=x)的中点“x”,并且再舍弃其一半区间。如果f(x)与f(x1)同号,则说明根在(x,x2)区间,再取x与x2的中点,并舍弃其一半区间。用这个办法不断缩小范围,直到区间相当小为止。

public class liuzhuangsb {

	//用来精确7位小数
	public static final double p = 1e-7;
	
	//方程表达式
	public static double func(double x)
	{
		return x*x*x-3*x-1;
	}

	
	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		double max = 3;
		double min = 1;
		double mid = (max+min)/2;
		if(func(mid) == 0) {
			;
		}else {
			while(Math.abs(func(mid)) > p) {
				if(func(mid)*func(min) > 0) {
					min = mid;
				}else {
					max = mid;
				}
				mid = (max+min)/2;
			}
		}
		System.out.println("近似结果"+mid);
		System.out.println("2cos20 "+2*Math.cos((Math.PI)/9));//注意cos的传入值是弧度制
		//System.out.println("与2cos20比 "+(mid-2*Math.cos((Math.PI)/9)));
	}
}

二、牛顿迭代法:

用牛顿迭代法求f(x)=0在x0附近的一个实根的方法是
(1) 选一个接近于x的真实根的近似根x1;
(2) 通过x1求出f(x1)。在几何上就是作x=x1,交f(x)于f(x1);
(3) 过f(x1)作f(x)的切线,交x轴于x2。可以用公式求出x2。由于故
(4) 通过x2求出f(x2);
(5) 再过f(x2)作f(x)的切线交x轴于x2;
(6) 再通过x3求出f(x3),…一直求下去,直到接近真正的根。当两次求出的根之差|xn+1-xn|≤ε就认为 xn+1足够接近于真实根。
牛顿迭代公式是:
在这里插入图片描述

public class liuzhuangsb {
	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		
		double a,b,c,d=2;
		do {
			c = d;
			a = 3*c*c-3;
			b = c*c*c-3*c-1;
			d = c-b/a;
		}while(Math.abs(c-d)>p);
		System.out.println(d);
	}
}
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