Newtonsches Näherungsverfahren

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Das newtonsche Näherungsverfahren ist ein Verfahren, mit dem man Näherungen der Nullstellen einer Funktion berechnet. Dafür linearisiert man die Funktion an einer Stelle, die möglichst nah an einer Nullstelle liegen sollte, das heißt man bildet in dieser Stelle die Tangente der Funktion und berechnet die Nullstelle der Tangenten. An dieser Stelle bestimmt man wiederum die Tangente der Funktion und bestimmt die Nullstelle. Diesen Vorgang wiederholt man so lange, bis sich die Nullstelle der Tangenten kaum noch verändert.

Inhaltsverzeichnis

Herleitung der Gleichung

LaTeX: y LaTeX: =m \cdot x+ s_y Die allgemeine Geradengleichung
LaTeX: f(x_n) LaTeX: =f'(x_n) \cdot x_n+s_y Dies muss für die Tangente an der Stelle LaTeX: x_n gelten,
LaTeX: \Leftrightarrow LaTeX: s_y LaTeX: =f(x_n)-f'(x_n) \cdot x_n woraus sich dies für s_y ergiebt. (I.)
LaTeX: 0 LaTeX: =f'(x_n) \cdot x_{n+1}+n Die Nullstelle der Tangenten ergibt sich aus dieser Gleichung. (II.)
LaTeX: \Rightarrow LaTeX: 0 LaTeX: =f'(x_n) \cdot x_{n+1}+f(x_n)-f'(x_n) \cdot x_n Durch Einsetzen von I. in II.
LaTeX: \Leftrightarrow LaTeX: f'(x_n) \cdot x_{n+1} LaTeX: = f'(x_n) \cdot x_n - f(x_n)

Wenn die Steigung der Tangenten LaTeX: f'(x_n) \ne 0 ist, gilt also für die Nullstelle der Tangenten:
LaTeX: x_{n+1}=x_n-\frac{f(x_n)}{f'(x_n)}

Beispiel

An diesem Applet kann man sich das newtonsche Näherungsverfahren an einer Funktion der Form LaTeX: f(x)=a \cdot x^4+b \cdot x^3+c \cdot x^2+d \cdot x+e verdeutlichen.

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Lösen von Gleichungen mit dem newtonschen Näherungsverfahren

Probleme des Verfahrens