Метод половинного деления
англ. Bisection method
Поиск корня вычёркиванием половин: если непрерывная функция меняет знак на отрезке, середина сужает неопределённость вдвое; за n делений точность (b − a)/2ⁿ — гарантированно.
Детская игра «угадай число от одного до ста» решается за семь вопросов, если после каждого ответа вычёркивать половину оставшегося: . Метод половинного деления играет ту же игру с уравнением. Если непрерывна и на концах отрезка имеет разные знаки, внутри лежит корень; берём середину , смотрим знак и оставляем ту половину, где знак меняется. Корень зажат, интервал сжимается вдвое, гарантия абсолютная — не нужно ничего, кроме непрерывности и смены знака.
Пример: на , значения и . Середина : — корень справа. Середина : — корень слева. После делений корень сидит в отрезке длины ; для точности здесь хватит семи шагов, ведь . Настоящий корень . Медленно? Да: линейная сходимость с . Зато непробиваемо — поэтому бисекцией часто надёжно подготавливают старт для быстрых методов; сборка методов — в уроке решение нелинейных уравнений, рамка — в терминах итерационный метод, цена ошибок — в источниках погрешностей.
Частые вопросы
Почему бисекцией не решают всё?
Из-за цены гарантии. Сходимость здесь линейная с фиксированным : каждый дополнительный верный знак стоит около трёх делений, и на шесть знаков набегает двадцать шагов. Ньютон в хороших условиях удваивает число знаков за шаг и уходит вперёд на порядок. При этом Ньютон может разойтись, если старт неудачный или производная мала. Отсюда стандартная гибридная схема: деление отрезка пополам — пока ошибка крупная, затем быстрый метод на финиш.
Что делать, если знаки на концах одинаковые?
Ничего делить нельзя: гарантии корня нет — функция может не иметь нулей, а может пересекать ось чётное число раз. Работает подготовка: табулируют функцию на сетке, ищут соседние точки с разным знаком и уже к таким отрезкам применяют деление пополам. Хуже случай касания: если всюду неотрицательна и корень касается оси, знак нигде не меняется, и метод по построению слеп к такому корню — нужны методы с производными.
Решатель квадратных уравнений
Сверить численный метод с точным корнем
Для квадратного уравнения точный ответ известен мгновенно: решатель выдаст корни через дискриминант для контроля.
Открыть решатель