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Algebra · real student question

解 0.2 = 4.6092x^3 + 9.2964x^2 + 2.7507x + 0.0251,求 x。

Question

解出 xx:

0.2=4.6092x3+9.2964x2+2.7507x+0.02510.2=4.6092x^{3}+9.2964x^{2}+2.7507x+0.0251

Step-by-step solution

  1. 先把所有项移到一边。 两边同减 0.20.2:

    f(x)=4.6092x3+9.2964x2+2.7507x−0.1749=0f(x)=4.6092x^{3}+9.2964x^{2}+2.7507x-0.1749=0

    我们要找的就是 ff 的零点。除常数项外系数全为正,所以由笛卡尔符号法则可知,正实根恰有一个。

  2. 用一个变号的区间把根夹住。 仔细求值:

    f(0)=−0.1749,f(0.05)=−0.0135,f(0.06)=+0.0246f(0)=-0.1749,\qquad f(0.05)=-0.0135,\qquad f(0.06)=+0.0246

    符号在 0.050.05 与 0.060.06 之间翻转,所以根就落在那里。这几个试探值的每一位都要紧 —— 一旦 f(0.06)f(0.06) 算错,区间就会夹到错误的地方,然后给出一个看着很有底气的错答案。

  3. 把那个决定性试探点的算术再核一遍。 取 x=0.06x=0.06:4.6092(0.000216)=0.0009964.6092(0.000216)=0.000996,9.2964(0.0036)=0.0334679.2964(0.0036)=0.033467,2.7507(0.06)=0.1650422.7507(0.06)=0.165042。求和再减去常数:0.199505−0.1749=+0.0246050.199505-0.1749=+0.024605。是正的,确认区间 [0.05,0.06][0.05,0.06]。

  4. 用牛顿迭代法细化。 取 f′(x)=13.8276x2+18.5928x+2.7507f'(x)=13.8276x^{2}+18.5928x+2.7507、x0=0.055x_{0}=0.055,依次迭代得 0.05361680.0536168、0.05361180.0536118、0.05361180.0536118 —— 已收敛到小数后七位:

    x≈0.0536118x\approx 0.0536118

  5. 验证这个根,并交代另外两个根。 f(0.0536118)=0.0000002f(0.0536118)=0.0000002 ✓。这个三次方程的另外两个根 x≈−0.43195x\approx-0.43195 与 x≈−1.63858x\approx-1.63858 都是负数;若这个变量代表某个物理量,一般要舍去,于是答案就是 x≈0.0536x\approx 0.0536。

Answer

x≈0.0536118x\approx 0.0536118

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