Approximiere mit dem Bisektionsverfahren die Wurzel x der Gleichung
x3 + 4x2 - 10 = 0
im Intervall [1,2] auf ±10-4 genau.
Die Gleichung aus Beispiel 1 kann auf verschiedene Arten in ein
äquivalentes Fixpunktproblem umgeformt werden, z.B.:
x = j1(x) = x - x3 - 4x2 + 10
x = j2(x) =
1
2
Ö
10 - x3
Welche der beiden Iterationsfunktionen liefert eine
konvergente Iterationsfolge für x?
Die transzendente Gleichung
x = tanx
hat die Lösung x=0, darüber hinaus aber noch unendlich viele
weitere Lösungen. Bestimme mit der Methode der
Fixpunktiteration die kleinste positive Lösung auf
±10-4 genau.
Anleitung: Die Funktion j(x) : = tanx ist wegen
|j¢(x)| = |1/cos2 x| ³ 1 als Iterationsfunktion
nicht geeignet.
Auf ]p/2, 3p/2[ ist aber die Gleichung x = tanx
gleichbedeutend mit x = arctan1 x : = p+ arctanx.
Man iteriert also nicht j = tan, sondern die
Umkehrabbildung j-1 = p+ arctan.
Bestimme die kleinste positive Lösung der transzendenten
Gleichung
cosx coshx + 1 = 0
mit dem Newton-Verfahren auf ±10-7 genau (x0 = 1.8) .
Mehrfache Nullstellen: Die Funktion
f(x) = exp(x) - x - 1
hat in x = 0 eine zweifache Nullstelle, da
f(x) = 0, f¢(x)=0, aber f¢¢(x) = 1 ¹ 0.
Approximiere die Lösung x von f(x) = 0 mit dem
Newton-Verfahren auf ±10-5 genau (x0 = 1) und
zeige, daß das Newton-Verfahren in diesem Fall nicht mehr quadratisch
konvergiert.
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