какие уравнения называются трансцендентными

Трансцендентное уравнение

Трансцендентное уравнение — уравнение, не являющееся алгебраическим. Обычно это уравнения, содержащие показательные, логарифмические, тригонометрические, обратные тригонометрические функции, например:

Более строгое определение таково:

Трансцендентное уравнение — это уравнение вида , где функции и являются аналитическими функциями, и по крайней мере одна из них не является алгебраической.

См. также

Полезное

Смотреть что такое «Трансцендентное уравнение» в других словарях:

трансцендентное уравнение — — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом EN transcendental equation … Справочник технического переводчика

Трансцендентное уравнение — уравнение, содержащее Трансцендентные функции (показательные, логарифмические, тригонометрические и обратные тригонометрические) от неизвестного (переменного), например уравнения: sin х + lg х = х, 2x lg х = arc cos x … Большая советская энциклопедия

уравнение — ▲ математическое выражение ↑ содержащий, неизвестный, величина уравнение запись задачи о разыскании неизвестных; равенство, содержащее неизвестные (переменные) и справедливое лишь при некоторых значениях (решениях) неизвестных (вывести #. решать… … Идеографический словарь русского языка

Уравнение Кеплера — Анимация, иллюстрирующая истинную аномалию, эксцентрическую аномалию, среднюю аномалию и решение уравнения Кеплера (в правом ве … Википедия

Трансцендентное число — число (действительное или мнимое), не удовлетворяющее никакому алгебраическому уравнению (См. Алгебраическое уравнение) с целыми коэффициентами. Таким образом, Т. ч. противопоставляются алгебраическим числам (См. Алгебраическое число).… … Большая советская энциклопедия

Уравнение трансцендентное — с одною переменною x есть У., не приводимое к виду p0xn + p1xn 1 + p2xn 2 +. + pп 1 х + рn = 0. где p0, p1, p2. pп 1, pп данные числа … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Кеплера уравнение — трансцендентное уравнение вида у с siny=x. Для приложений важен случай | с | Большая советская энциклопедия

КЕПЛЕРА УРАВНЕНИЕ — трансцендентное уравнение вида Для приложений важен случай |с| Математическая энциклопедия

Источник

Трансцендентное уравнение

Смотреть что такое «Трансцендентное уравнение» в других словарях:

Трансцендентное уравнение — уравнение, не являющееся алгебраическим. Обычно это уравнения, содержащие показательные, логарифмические, тригонометрические, обратные тригонометрические функции, например: Более строгое определение таково: Трансцендентное уравнение это уравнение … Википедия

трансцендентное уравнение — — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом EN transcendental equation … Справочник технического переводчика

уравнение — ▲ математическое выражение ↑ содержащий, неизвестный, величина уравнение запись задачи о разыскании неизвестных; равенство, содержащее неизвестные (переменные) и справедливое лишь при некоторых значениях (решениях) неизвестных (вывести #. решать… … Идеографический словарь русского языка

Уравнение Кеплера — Анимация, иллюстрирующая истинную аномалию, эксцентрическую аномалию, среднюю аномалию и решение уравнения Кеплера (в правом ве … Википедия

Трансцендентное число — число (действительное или мнимое), не удовлетворяющее никакому алгебраическому уравнению (См. Алгебраическое уравнение) с целыми коэффициентами. Таким образом, Т. ч. противопоставляются алгебраическим числам (См. Алгебраическое число).… … Большая советская энциклопедия

Уравнение трансцендентное — с одною переменною x есть У., не приводимое к виду p0xn + p1xn 1 + p2xn 2 +. + pп 1 х + рn = 0. где p0, p1, p2. pп 1, pп данные числа … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Кеплера уравнение — трансцендентное уравнение вида у с siny=x. Для приложений важен случай | с | Большая советская энциклопедия

КЕПЛЕРА УРАВНЕНИЕ — трансцендентное уравнение вида Для приложений важен случай |с| Математическая энциклопедия

Источник

Трансцендентные уравнения

Нахождение точных корней алгебраического или трансцендентного уравнения (т.е. уравнения неалгебраического, например, тригонометрического, логарифмического или иррационального) является зачастую достаточно сложной задачей, не решаемой аналитически с помощью конечных формул. Кроме того, иногда на практике уравнение содержит коэффициенты, значения которых заданы приблизительно, так что говорить о точном решении уравнений в таких случаях вообще не имеет смысла. Поэтому задачи приближенного определения корней уравнения и соответствующей оценки их точности имеют важное значение и в наши дни.

Содержимое разработки

Нахождение точных корней алгебраического или трансцендентного уравнения (т.е. уравнения неалгебраического, например, тригонометрического, логарифмического или иррационального) является зачастую достаточно сложной задачей, не решаемой аналитически с помощью конечных формул. Кроме того, иногда на практике уравнение содержит коэффициенты, значения которых заданы приблизительно, так что говорить о точном решении уравнений в таких случаях вообще не имеет смысла. Поэтому задачи приближенного определения корней уравнения и соответствующей оценки их точности имеют важное значение и в наши дни.

Приближенные методы решения уравнений можно условно разделить на графические и численные. Мы ограничимся рассмотрением численных методов решения.

(1)

где функция F( x ) – непрерывна и определена на некотором интервале

В ряде случаев потребуется существование и непрерывность первой и второй производных этой функции: , что каждый раз будет оговариваться особо.
Всякое значение , при котором F( x ) обращается в нуль:

(2)

называется корнем уравнения (1) или нулем функции F( x ).

Будем считать, что уравнение (1) имеет только изолированные корни, т.е. для каждого корня уравнения (1) существует окрестность, не содержащая других корней этого уравнения. Процесс отделения корней подробно описан в литературе [1, 2] и здесь не рассматривается.

Приближенное нахождение изолированных действительных корней выполняется в два этапа:

1) Нахождение приближенного значения корня – так называемого нулевого приближения.

2) Уточнение приближенного значения корня до тех пор, пока не будет достигнута заданная точность решения, путем итераций или последовательных приближений.

Остановимся подробно на втором этапе, так как нахождение нулевого приближения является специфической задачей, решаемой обычно либо на основе физических соображений или конструктивных особенностей, либо путем графического решения уравнения.

Трансцендентное уравнение — уравнение, не являющееся алгебраическим. Обычно это

уравнения, содержащие показательные, логарифмические, тригонометрические, обратные

Источник

Лекция «Приближенные решения алгебраических и трансцендентных уравнений»

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

БИК Курс лекций по дисциплине «Численные методы»

для специальности 230105 Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем

Раздел 2. Численные методы

2.1.1. Приближенные решения алгебраических и трансцендентных уравнений

Алгебраические и трансцендентные уравнения

Графический метод решения уравнений

1. Алгебраические и трансцендентные уравнения

При решении практических задач часто приходится сталкиваться с решением уравнений. Всякое уравнение с одним неизвестным можно представить в виде

( x )= g ( x ), (1)

где (х) и g (х) — данные функции, определенные на некотором числовом множестве X , называемом областью допустимых значений уравнения .

В общем случае нелинейное уравнение можно записать в виде:

F ( x ) определена и непрерывна на конечном или бесконечном интервале .

 Совокупность значений переменной х, при которых уравнение (1) превращается в тождество, называется решением этого уравнения, а каждое значение х : из этой совокупности называется корнем уравнения.

 Всякое число , обращающее функцию F ( x ) в нуль, т.е. такое, при котором F ( )=0, называется корнем уравнения (1).

Однократный корень называется простым.

 Решить уравнение – значит найти множество всех корней этого уравнения.

Оно может быть конечным или бесконечным.

 Два уравнения F ( x )=0 и G ( x =0) называются равносильными (эквивалентными), если всякое решение каждого из них является решением и для другого, то есть множества решений этих уравнений совпадают.

В зависимости от того, какие функции входят в уравнения (1) или (2), уравнения разделяются на два больших класса: линейные и нелинейные.

Уравнение (2) называется алгебраическим, если функция является алгебраической функцией. Путем алгебраических преобразований из всякого алгебраического уравнения можно получить уравнение в канонической форме:

Если функция F ( x ) не является алгебраической, то уравнение (1) называется трансцендентным.

В некоторых случаях решение трансцендентных уравнений можно свести к решению алгебраических уравнений.

Решение уравнения с одним неизвестным заключается в отыскании корней, т. е. тех значений х, которые обращают уравнение в тождество. Корни уравнения могут быть вещественными и невещественными (комплексными).

Найти точные значения корней уравнения можно только в исключительных случаях, обычно, когда есть какая-либо простая формула для вычисления значения корней, выражающая их через известные величины.

Поскольку подавляющее большинство нелинейных уравнений с одной переменой не решаются путем аналитических преобразований (точными методами), на практике их решают только численными методами.

При решении многих практических задач точное решение уравнения не всегда является необходимым. Задача нахождения корней считается решенной, если корни вычислены с заданной степенью точности.

 Решить уравнение – это значит

установить, имеет ли оно корни,

и найти значение корней с заданной точностью.

 Задача численного нахождения действительных и комплексных корней уравнения (2) обычно состоит из двух этапов:

отделение корней, т.е. нахождение достаточно малых окрестностей рассматриваемой области, в которых находится одно значение корня,

и уточнение корней, т.е. вычисление корней с заданной степенью точности в некоторой окрестности.

Наиболее распространенными на практике численными методами решения уравнения (2) являются: метод половинного деления, метод хорд, метод касательных (Ньютона), комбинированный метод, метод простой итерации. Применение того или иного метода для решения уравнения (2) зависит от числа корней, задания исходного приближения и поведения функции F ( x ).

2. Графические методы решения уравнений

Одним из методов решения уравнений является графический. Точность такого решения невелика, однако с помощью графика можно разумно выбрать первое приближение, с которого начнется дальнейшее решение уравнения. Существуют два способа графического решения уравнений.

Первый способ. Все члены уравнения переносят в левую часть, т. е. представляют его в виде f (х) = 0. После этого строят график функции у = f ( x ), где f (х) – левая часть уравнения. Абсциссы точек пересечения графика функции у = f (х) с осью Ох и являются корнями уравнения, так как в этих точках у = 0 (рис. 1).

Рисунок 1

Второй способ. Все члены уравнения разбивают на две группы, одну из них записывают в левой части уравнения, а другую в правой, т. е. представляют его в виде f (х) = g (х).

После этого строят графики двух функций у = f (х) и у = g (х). Абсциссы точек пересечения графиков этих двух функций и служат корнями данного уравнения. Пусть точка пересечения графиков имеет абсциссу х₀, ординаты обоих графиков в этой точке равны между собой, т. е. f (х₀) = g (х₀). Из этого равенства следует, что х₀ – корень уравнения (рис. 2).

Рисунок 2

Рисунок 3 Рисунок 4

Второй способ. Представим данное уравнение в виде х 3 = 2 x 2 + 2х–1 и построим графики функций у = х 3 и у = 2 x 2 + 2х – 1. Найдем абсциссу точки пересечения этих графиков; получим х = 1 (рис. 4).

Функции в левой и в правой части уравнения имеют общую область определения: интервал 0

Рисунок 5 Рисунок 6

Пример 3. Найти графически корни уравнения 2 х = 2х.

Решение. Строим графики функций у = 2 х и у = 2х. Эти графики пересекаются в двух точках, абсциссы которых равны х ₁ = 1 и х ₂ = 2. Данное урав­нение имеет два корня х ₁ = 1 и х ₂ = 2 (рис. 6).

Подводя итог вышеизложенному, можно рекомендовать для графического решения уравнения f (х) = 0, все корни которого лежат в промежутке [а, b ], следующую простую схему.

1. Представить указанное уравнение в виде (х) = g (х) с таким расчетом, чтобы функции у=(х) и у = g (х) были просты и удобны для исследования и построения.

2. На бумаге вычертить графики функций у =(х) и у = g (х) в промежутке [а, b ].

3. Если графики не пересекаются, то корней в данном промежутке нет. Если же графики пересекаются, то нужно определить точки их пересечения, найти абсциссы этих точек, которые и будут приближенными значениями корней рассматриваемого уравнения.

Первый этап численного решения уравнения (2) состоит в отделении корней, т.е. в установлении “тесных” промежутков, содержащих только один корень.

 Отделить корни – это значит разбить всю область допустимых значений на отрезки, в каждом из которых содержится один корень.

Отделение корней можно произвести двумя способами – графическим и аналитическим.

Графический метод отделения корней. При графическом методе отделения корней поступают так же, как и при графическом методе решения уравнений.

Графический метод отделения корней не обладает большой точностью. Он дает возможность грубо определить интервалы изоляции к орня. Далее корни уточняются одним из способов, указанных ниже.

Аналитический метод отделения корней. Аналитически корни уравнения f(х) =0 можно отделить, используя некоторые свойства функций, изучаемые в курсе математического анализа.

Сформулируем без доказательства теоремы, знание которых необходимо при отделении корней.

1) Если непрерывная на отрезке функция F ( x ) принимает на его концах значения разных знаков, то уравнение (2) имеет на этом отрезке, по меньшей мере, один корень

2) Если функция F ( x ) к тому же еще и строго монотонна, то корень на отрезке единственный.

Рассмотрим примеры поведения некоторых функций:

Рисунок 7

Для отделения корней можно эффективно использовать ЭВМ.

Как только обнаружится пара соседних значений F ( x ), имеющих разные знаки, и функция F ( x ) монотонна на этом отрезке, так соответствующие значения аргумента X (предыдущее и последующее) можно считать концами отрезка, содержащего корень.

Схема соответствующего алгоритма изображена ниже. Результатом решения поставленной задачи будут выводимые на дисплей в цикле значения параметров X ₁ и X ₂ (Концов выделенных отрезков).

Источник

Численные методы решения трансцендентных уравнений

Трансцендентное уравнение: понятие и характеристика. Метод половинного деления (дихотомии), его сущность. Применение метода простой итерации для решения уравнения. Геометрический смысл метода Ньютона. Уравнение хорды и касательной, проходящей через точку.

Основной целью данной курсовой работы является изучение и сравнительный анализ численных методов решения трансцендентных уравнений.

В данной курсовой работе рассмотрено 5 методов решения трансцендентных уравнений.

Трансцендентными называются уравнения, не являющиеся алгебраическими. Т.е. содержащие функции (тригонометрические, показательные, логарифмические и др.).

Методы решения трансцендентных уравнений делятся на прямые и итерационные. Прямые методы позволяют записать корни в виде некоторого конечного соотношения или в виде формулы. Итерационные методы являются приближенными методами.

2) Общая информация

3) Метод половинного деления (Дихотомии)

4) Метод простой итерации

6) Метод Ньютона (Метод касательных, линеаризации)

7) Метод хорд и касательных

Более строгое определение таково:

Актуальность этих методов с момента создания и по сей день присутствует во многих областях жизни человека.

Поставлены следующие задачи:

— проанализировать приведенные методы;

— выбрать один из методов;

— создать контрольный вариант;

— реализовать алгоритм на языке программирования;

— проверить работоспособность алгоритма;

2. Общая информация

Алгебраические уравнения (в канонической форме):

логарифмическая log a x ;

тригонометрические sin x ;

Решение нелинейного уравнения не всегда возможно и не всегда целесообразно, поэтому решение таких уравнений ведется приближённо.

Пусть существует такая непрерывная функция f(x) и требуется найти все или некоторые корни уравнения:

Итак, во-первых, необходимо найти количество и расположение этих корней. Во-вторых, найти приближенные значения корней. В-третьих, выбрать из них необходимые нам корни, а также уточнить их приближённые значения. Первые две задачи можно решить аналитическими, либо графическими методами.

Для отделения корней существуют различные методы. Например, это может быть ясно из смысла задачи.

Если необходимо найти только действительные корни, есть смысл составить таблицу значений f(x). Если в двух соседних колонках таблицы находятся значения с разными знаками, то между ними существует нечетное число корней, по крайней мере, один корень. Если узлы близки, то, скорее всего, между ними всего один корень.

Но выявить по таблице корень четной кратности крайне сложно.

Также, возможно отделение корней с помощью построения графика функции y = f(x), где приближенные значения действительных корней уравнения f(x) = 0 соответствуют абсциссам точек пересечения или касания графика с осью 0x. Помимо этого, построение графика часто позволяет найти корни чётной кратности.

«Иногда удается заменить уравнение (1) эквивалентным ему уравнением ц(x)=ш(x), в котором функции y1= ц(x) и y2= ш(x) имеют несложные графики. Например, уравнение x*sin(x)-1=0 удобно преобразовать к виду sin(x)=1/x. Абсциссы точек пересечения этих графиков будут корнями исходного уравнения». Калиткин Н.Н. «Численные методы» стр.139

Но наиболее распространен следующий метод: если на концах некоторого интервала [a, b] значения непрерывной функции f(x) имеют разные знаки, то на этом интервале уравнение F(x)=0 имеет хотя бы один корень. При этом корень является единственным, если производная функции f'(x) существует и сохраняет свой знак внутри интервала [a, b].

3. Метод половинного деления (Дихотомии)

На мой взгляд, самый легкий метод. Он прост и очень надёжен. К простому корню метод дихотомии сходится для любых непрерывных функций, в том числе недифференцируемых. Он устойчив к ошибкам округления.

Его суть заключается в построении отрезков, но при этом на каждом шаге очередной отрезок делится пополам и в качестве следующего отрезка берется та половина, на которой значения функции в концах имеют разные знаки. Процесс продолжают до тех пор, пока длина очередного отрезка не станет меньше, чем величина 2е. Тогда его середина и будет приближенным значением корня с точностью е.

Алгоритм данного метода можно записать так:

1.Ввести данные (a, b, е).

6.Напечатать ответ c=.

Метод половинного деления легко реализуется и является наиболее универсальным среди итерационных методов уточнения корней. Его применение гарантирует получение решения для любой непрерывной функции f(x), если найден интервал, на котором она изменяет знак. В том случае, когда корни не отделены, будет найден один из корней уравнения.

Метод всегда сходится, но скорость сходимости является небольшой, так как за одну итерацию точность увеличивается примерно в два раза. Однако существуют, иногда довольно значительные, недостатки метода половинного деления. Как уже говорилось выше, для того чтобы решить уравнение необходимо найти отрезок, на котором функция меняет свой знак. И если в этом отрезке не один корень, то неясно, к какому из корней сойдется метод (к одному корню сойдется точно). Также метод неприменим для корней чётной кратности. Наконец, не используется для систем уравнений.

Поэтому на практике метод половинного деления обычно применяется для грубого нахождения корней уравнения, поскольку при повышении требуемой точности значительно возрастает объем вычислений.

Один из минусов метода половинного деления (сходимость неизвестно к какому корню) имеется у всех итерационных методов, почти у всех. В таком случае может помочь только удаление ранее найденных корней. Однако, как я заметил, уменьшается точность методов.

Реализация удаления корней: « Если x1 есть простой корень уравнения f(x) непрерывна, то вспомогательная функция g(x)=f(x)/(x-x1) непрерывна, причем все нули функций f(x) и g(x) совпадают, за исключением x1, то он будет нулем g(x) кратности на единицу меньше; остальные нули обеих функций по-прежнему будут одинаковы». Калиткин Н.Н. «Численные методы» стр.140

Источник