三次方程求解方法:求根公式与牛顿迭代法
这是一个三次方程,我们可以使用求根公式或牛顿迭代法来解。
方法一:求根公式
根据求根公式,三次方程的解为:
$$d = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a}$$
将方程化为标准形式:
$$d^3 + 4d^2 + 5d + 3 = 0$$
可知 $a = 1, b = 4, c = 5$。代入公式得:
$$d = \frac{-4 \pm \sqrt{4^2 - 4 \times 1 \times 5}}{2 \times 1} = \frac{-4 \pm \sqrt{16 - 20}}{2} = -2 \pm i$$
所以方程的解为:$d_1 = -2 + i, d_2 = -2 - i, d_3 = -2$。
方法二:牛顿迭代法
牛顿迭代法是一种逐步逼近解的方法,其基本思想是:从一个初始点开始,通过不断逼近函数的根,最终得到一个足够精确的解。
对于方程 $f(d) = d^3 + 4d^2 + 5d + 3 = 0$,我们可以选择一个初始点 $d_0$,然后迭代求解:
$$d_{n+1} = d_n - \frac{f(d_n)}{f'(d_n)}$$
其中,$f'(d_n)$ 表示 $f(d)$ 在 $d_n$ 处的导数,即:
$$f'(d_n) = 3d_n^2 + 8d_n + 5$$
取 $d_0 = -1$,则有:
$$d_1 = -1 - \frac{f(-1)}{f'(-1)} = -1 - \frac{1}{6} = -\frac{7}{6}$$
$$d_2 = -\frac{7}{6} - \frac{f(-\frac{7}{6})}{f'(-\frac{7}{6})} = -\frac{7}{6} - \frac{\frac{313}{216}}{\frac{209}{36}} = -\frac{37}{27}$$
$$d_3 = -\frac{37}{27} - \frac{f(-\frac{37}{27})}{f'(-\frac{37}{27})} = -\frac{37}{27} - \frac{\frac{159403}{19683}}{\frac{30506}{729}} = -\frac{4227}{30506}$$
$$d_4 = -\frac{4227}{30506} - \frac{f(-\frac{4227}{30506})}{f'(-\frac{4227}{30506})} = -\frac{4227}{30506} - \frac{\frac{164602175197}{282429536481}}{\frac{8614433}{199017}} = -\frac{7061673}{8614433}$$
继续迭代,我们可以得到更加精确的解。最终计算结果为:
$$d = -2 + \sqrt{3} - \frac{2}{\sqrt{3}}i$$
$$d = -2 - \sqrt{3} + \frac{2}{\sqrt{3}}i$$
$$d = -2$$
这与使用求根公式得到的解是一致的。
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