卡在這題?用 AI 解開它
Algebra · real student question

解 x³ − 245.711x² + 2.764156x + 0.057072 = 0。

Question

解方程式

x3−245.711x2+2.764156x+0.057072=0x^{3}-245.711x^{2}+2.764156x+0.057072=0

Step-by-step solution

  1. 動手前先預測各根的量級。 x2x^{2} 的係數比其他項大得多,所以必有一根接近 245.711245.711(單靠它一個就幾乎平衡掉三次項),而其餘兩根必定很小,大致就是近似二次式 −245.711x2+2.764156x+0.057072≈0-245.711x^{2}+2.764156x+0.057072\approx 0 的根。預先知道量級會相差 10410^{4},就能判斷哪些檢查靈敏、哪些不靈敏。

  2. 先找那個大根。 當 xx 接近 245.711245.711 時,三次式由 x2(x−245.711)x^{2}(x-245.711) 主導,從 x0=245.7x_{0}=245.7 出發的牛頓迭代立刻收斂到

    x3=245.6997489169x_{3}=245.6997489169

  3. 用變號找出兩個小根。 在零附近計算 ff:f(−0.011)<0f(-0.011)<0、f(0)=0.057072>0f(0)=0.057072>0、f(0.022)<0f(0.022)<0,所以 (−0.011,0)(-0.011,0) 內有一根,(0,0.022)(0,0.022) 內另有一根。以 50 位精度做牛頓迭代得到

    x1=−0.0106203880,x2=0.0218714711x_{1}=-0.0106203880,\qquad x_{2}=0.0218714711

  4. 要代回原式驗根,不能只靠根與係數關係。 這是最關鍵的一道保險。三根之和必須是 245.711245.711、三根之積必須是 −0.057072-0.057072,但大根對「和」的主導太強,錯的小根照樣看起來過關:錯誤的一對 −0.0150152414, 0.0262657963-0.0150152414,\ 0.0262657963 在和的檢查上能吻合到小數第四位(它們的積 −0.09690-0.09690 則差得離譜),可是把任一個代入 ff 都得到 −0.0398-0.0398,而不是 00。

  5. 逐根直接確認。 把正確的值代進去,在 50 位精度下 f(x1)f(x_{1})、f(x2)f(x_{2})、f(x3)f(x_{3}) 全都小於 10−4010^{-40} ✓。只有代回原多項式,才分得出真正的根與貌似接近的假根。

  6. 寫出三個根。

    x≈−0.0106203880,x≈0.0218714711,x≈245.6997489169x\approx-0.0106203880,\qquad x\approx 0.0218714711,\qquad x\approx 245.6997489169

    三個都是實根,與判別式為正相符;這條三次曲線與橫軸相交三次,其中兩次落在距原點百分之一以內。

Answer

x≈−0.0106203880,  0.0218714711,  245.6997489169x\approx-0.0106203880,\ \ 0.0218714711,\ \ 245.6997489169

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