0

Пишу функцию поиска корня в уравнении с одной переменной методом дихотомии. И вот какая штука: суть метода - делим заданный отрезок оси Х пополам, что-то смотрим (либо сразу видим корень, либо продолжаем), потом еще раз пополам, еще и еще. До тех пор, пока не достигнем границ погрешности. Разделив на любой итерации пополам, на что обращаем внимание: 1) на погрешность; 2) на другие моменты:

  • если функция в середине отрезка равна нулю или меньше заданной погрешности, то корень есть середина отрезка;
  • иначе если произведение функции в середине отрезка f(mid) и в его начале f(a) меньше нуля, то отрезок обретает уполовиненные границы от а до mid (и mid становится правой границей отрезка (то есть b=mid)). Делим дальше, пока не получим ноль в точке mid (f(mid)=0) или очередное значение не окажется меньше погрешности. Причем значение mid может становиться то границей а, то границей b (в зависимости от знака произведения функций f(mid) * f(a)<0 или f(mid) * f(a)>0).
  • если же произведение функции в середине отрезка f(mid) и в его начале f(a) больше нуля, то отрезок обретает уполовиненные границы от mid до b. Продолжаем деление. Как в предыдущем пункте, значение mid может становиться то границей а, то границей b (пока не достигнет корня).

Пытаюсь реализовать это в коде. Что не так?

import numpy as np
# print(np.log(0))
def f(x):
    return 1.2-np.log(x)-4*np.cos(2*x)

# Функция метода дихотомии:
def dyhotomy(a,b, ε):
    assert a!=0,  'a равно 0'
    assert b!=0, 'b равно 0'
    args=np.arange(a,b,0.001)    # 0.001 – шаг; задаем сетку значений на отрезке
    root = 0
    # для совершенствования метода половинного деления (бисекции), который учитывает лишь изменение
    # знака функции,
    # совместим его с методом хорд, учитывающим также отклонение (абсолютную величину). Это ускоряет
    # приближение к корню (ведь чем меньше (по абсолютной величине) значение функции, тем ближе мы находимся к корню)
    korni = []
    for root in len(args):
        while abs(f(b)-f(a)) > ε:  # пока отрезок больше заданной погрешности, выполняем нижестоящие операции:
            mid = (a+b)/2                   # получаем середину отрезка
            if f(mid) == 0 or f(mid)< ε:    # если функция в середине отрезка равну нулю или меньше погрешности:
                root = mid                  # корень равень серединному значению
                korni.append(root)
                break
            elif (f(mid) * f(a)) < 0:       # иначе если произведение функции в середине отрезка на функцию в т. а <0
                b = mid                     # середина отрезка становится правой границей b
                mid = (a + b) / 2
                if f(mid) == 0 or f(mid)< ε:
                    root = mid
                    korni.append(root)
                    break
                elif (f(mid) * f(a)) < 0:
                    b = mid
                    # ... здесь можно снова ветвить и ветвить, но как остановиться? 
            else:
                a = mid                     #в другом случае - точка а
                if f(a) == 0 or f(a)< ε:
                    root = a
                    korni.append(root)
                    break
                # здесь тоже пойдет бесконечное ветвление: как встать на стоп? 
    #root = (a+b)/2 
    print(f'Корень функции согласно методу дихотомии находится в точке x = {root}')

dyhotomy(0.0001,200, 0.0009)
1
  • как минимум не так TypeError: 'int' object is not iterable в строчке for root in len(args): 23 апр 2021 в 15:51

1 ответ 1

1
  1. assert лучше делать в самой функции, а не методе поиска корней.
def f(x):
    assert x!=0, 'Аргумент не может быть равен нулю'
    return 1.2 - np.log(x) - 4*np.cos(2*x)
  1. Вот так можно:
def dyhotomy(a, b, eps):
    root = None
    while abs(f(b)-f(a)) > eps:
        mid = (a+b) / 2
        if f(mid) == 0 or abs(f(mid)) < eps:
            root = mid
            break
        elif f(a)*f(mid) < 0:
            b = mid
        else:
            a = mid

    if root is None:
        print('Корень не найден')
    else:
        print(f'Корень по методу дихотомии находится в точке x = {root}')

Или так (не сильно другое):

def dyhotomy(a, b, eps):
    while abs(f(b)-f(a)) > eps:
        mid = (a+b) / 2
        if f(mid) == 0 or abs(f(mid)) < eps:
            print(f'Корень по методу дихотомии находится в точке x = {mid}')
            break
        elif f(a)*f(mid) < 0:
            b = mid
        else:
            a = mid
    else:
        print('Корень не найден') 

Вызов: dyhotomy(0.0001, 200, 0.0009)


Для общего развития вот рекурсивная функция:

def rec_dyhotomy(a, b, eps):
    if abs(f(b) - f(a)) < eps:
        print('Корень не найден')
        return
    mid = (a+b) / 2
    if f(mid) == 0 or abs(f(mid)) < eps:
        print(f'Корень по методу дихотомии находится в точке x = {mid}')
    elif f(a)*f(mid) < 0:
        rec_dyhotomy(a, mid, eps)
    else:
        rec_dyhotomy(mid, b, eps)
2
  • в коде я добавил korni = [], цикл for root in range(len(args)) и добавление в список korni.append(root) мне кажется, вместо break требуется прописать изменение значения root, только как его изменять, не очень понятно 24 апр 2021 в 6:32
  • вышло примерно так: def dyhotomy(a, b, eps): args = np.arange(a, b, 0.001) root = None korni = [] for root in range(len(args)): while abs(f(b)-f(a)) > eps: mid = (a+b) / 2 if f(mid) == 0 or abs(f(mid)) < eps: root = mid korni.append(root) break elif f(a)*f(mid) < 0: b = mid else: a = mid 24 апр 2021 в 6:35

Ваш ответ

By clicking “Отправить ответ”, you agree to our terms of service and acknowledge that you have read and understand our privacy policy and code of conduct.

Всё ещё ищете ответ? Посмотрите другие вопросы с метками или задайте свой вопрос.