Практическая часть

Задание 5.12. Решить систему нелинейных уравнений с помощьюсредства Поиск решения.

(1)

Выполнение.

В основу метода решения системы нелинейных уравнений положено то, что геометрически решения системы (1) описывают точки пересечения прямой () с окружностью () радиуса равному. Решения заданной системы удовлетворяют и следующему уравнению:

(2)

Вместо системы (1) будем решатьуравнение (2). Решений будет два.

Чтобы применить метод Поиск решениянеобходимо, предварительно, найти начальное приближениерешений. Для этогопостроим таблицу значений левой части уравнения (2) по переменным х и у на интервале(– 1.7; +1.7) с шагом 0.3. Границы интервала взяты на основании того, что корни уравнения лежат внутри круга, радиус которого приблизительно равен =1.73.

Для построения таблицы выполняем:

1. В ячейки А2:А14 вводим значения х (в интервале [–1.7, 1.7]), а в ячейки В1:N1– значения y в таком же интервале.

2. В ячейку В2 вводится формула =($A2^2+B$1^2-3)^2+(2*$A2+3*B$1-1)^2 – уравнение (2).

3. Копируем формулу ячейки B2 в диапозон B2:N14.

В соответствии с формулой (2) за начальные значения х и y берутся значения в тех ячейках заполненного диапазона, где функция принимает наименьшие значения. Под значения первого корня отводим ячейки А16:В16, а А17:В17 – под значения второго корня.

Для системы (1), в соответствии с полученной таблицей первое минимальное значение 0,4325.Вячейку А16 мы вводим 1.3 – значение x, в В16– 1.4 – значение y. В ячейку С16 вводим формулу =(А16^2+В16^2-3)^2+(2*A16+3*B16-1)^2.

Открываем окно Поиска решений и устанавливаем:Целевая ячейка– $C16;Изменяя ячейки – $A16:$B16;установить параметр– Минимальному значению.Нажимаем кнопкуВыполнить.

Значение корней уравнения появятся в ячейках А16 и В16. Второй корень находим аналогично, взяв следующее наименьшее значение 0,08.

Задание 5.13.Найти корни кубического уравнения (полинома)с одним неизвестным с помощью средства Подбор параметра.

Выполнение.

Сначала находим интервалы, на которых существуют корни полинома. Такими интервалами, являются промежутки, на концах которых функция меняет знак. С этой целью построим таблицу значений полинома на интервале (-1,1) с шагом 0.2 и построим график. Для этого:

1. Введем в ячейку A2 значение –1 , а в A3 – значение: – 0.8.

2. Используя маркер заполнения, заполним ячейки до А12.

3. В ячейку B2 вводим формулу: = A2^3 – 0,01*A2^2 – 0,7044*A2 + 0,139104.

4. Заполняем диапазон B3:B12.

5. По полученным значениям строим график заданного полинома.

Мы увидим, что для нашего случая полином меняет знакна интервалах [-1,-0.8], [0.2, 0.4] и [0.6, 0.8],т.е. пересекается с осью x.Интервалов три – столько корней имеет уравнение третьей степени. Корни локализованы.

Теперь зададим точность нахождения значений корней. На вкладке Office → Параметры Excel → Формулы → Параметры вычислений задаем относительную погрешность 0,00001 и предельное число итераций 1000 (число последовательных приближений).

Отводим на новом рабочем листе ячейку С2под первый корень, соответственноячейки C3 и C4 под второй и третий корниполинома.

Корни будем находим методом последовательных приближений. Поэтому в ячейку С2 вводим сначала значение, являющееся первым приближением к искомому корню. В нашем случае возьмем первый отрезок и в нем среднее значение, т.е. – 0,9. Соответственно в ячейки С3 и С4 вводим приближенные значения для второго и третьего корней: +0,3 и +0,7.

Для нахождения корня с помощью Подбора параметра уравнение надо представить в таком виде, чтобы его правая часть не содержала переменную. В нашем примере этого не требуется. Отводим ячейку D2под функцию, для которой ведется поиск первого корня. Причем вместо неизвестной x у этой функции должна указываться ссылка на ячейку, отведенную под искомый корень. Таким образом, в ячейку D2вводится формула:

= C2^3 – 0,01*C2^2 – 0,7044*C2 + 0.139104.

Копируем эту формулу в ячейки D3 и D4для второго и третьего корнейполинома. С помощью инструмента Подбор параметра находим первый корень:

1. Выбираем команду Данные → Работа с данными→ Анализ «что-если» →Подбор параметра. На экране появится диалоговое окно.

2. В поле Установить в ячейке введем ссылку на ячейку D2, в которой введена формула, вычисляющая значение левой части полинома.

3. В поле Значение вводим 0 – значение из правой части уравнения.

4. В поле Изменяя значение ячейки введем С2 – ссылка на ячейку, отведенную под первый корень.

5. Нажимаем ОК.

Получим окно с результатами:

Закрыв окно, найденное приближенное значение корня помещается в ячейку D2. В данном случае оно равно –0,92034.

Аналогично, повторив действия 1–5 для каждого из оставшихся корней, в ячейках D3 и D4 находим их значения. Соответственно, они равны0,21021 и 0,72071.