Bisection Method in Numerical Analysis
1.संख्यात्मक विश्लेषण में द्विभाजन विधि (Bisection Method in Numerical Analysis),संख्यात्मक विश्लेषण में मिथ्या-स्थिति विधि (Regula-Falsi Method in Numerical Method):
संख्यात्मक विश्लेषण में द्विभाजन विधि (Bisection Method in Numerical Analysis) के इस आर्टिकल में बीजीय तथा अबीजीय समीकरणों को द्विभाजन विधि तथा मिथ्या-स्थिति विधि के द्वारा हल करके समझने का प्रयास करेंगे।
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2.संख्यात्मक विश्लेषण में द्विभाजन विधि पर आधारित उदाहरण (Examples Based on Bisection Method in Numerical Analysis):
Example:2(a).द्विभाजन विधि से x=2 तथा x=4 के मध्य समीकरण x^3-9 x+1=0 का मूल ज्ञात कीजिए।
(Find the root of the equation x^3-9 x+1=0 between x=2 and x=4 by the method of bisection.)
Solution:यहाँ f(x)=x^3-9 x+1 \\ \therefore f(x) अन्तराल [2,4] में संतत है
पुनः f(2)=2^3-9 \times 2+1=-9
तथा f(4)=4^3-9 \times 4+1=29 \\ \Rightarrow f(2) \cdot f(4)<0
\therefore f(x)=0 का मूल 2 तथा 4 के मध्य स्थित होगा।
प्रथम सन्निकटन: x_1=\frac{a+b}{2}\\ \Rightarrow x_1=\frac{2+4}{2}=3
पुनः f(3)=3^3-9 \times 3+1=1
अब चूँकि f(2).f(3)<0
\therefore मूल 2 तथा 3 स्थित होगा।
द्वितीय सन्निकटन:पुनः x_2=\frac{2+3}{2}=2.5
साथ ही f(2.5)=(2.5)^3-9 \times 2.5+1=-5.875
अब,चूँकि f(2.5).f(3)<0
मूल 2.5 तथा 3 के मध्य स्थित होगा।
तृतीय सन्निकटन:पुनः x_3=\frac{2.5+3}{2}=2.75
साथ ही f(2.75)=(2.75)^3-9 \times 2.75+1=-2.953125
\therefore मूल 2.75 तथा 3 के मध्य स्थित होगा।
चतुर्थ सन्निकटन:पुनः x_4= \frac{2.75+3}{2}=2.875
साथ ही f(2.875)=(2.875)^3-9 \times 2.8757+1=-1.111328
अब चूँकि f(2.875).f(3)<0
\therefore मूल 2.875 तथा 3 के मध्य स्थित होगा।
पंचम सन्निकटन:पुनः x_5=\frac{2.875+3}{2}=2.9375
यह f(x)=0 के वास्तविक मूल का एक अच्छा सन्निकटन मान है जो अभिसरण की शर्त को सन्तुष्ट करता है।
Example:2(b).द्विभाजन विधि द्वारा समीकरण x^4-x^3-2 x^2-6 x-4=0 का वास्तविक मूल तीन दशमलव स्थानों तक ज्ञात कीजिए जो कि 2 तथा 3 के मध्य स्थित है।
(Find the real root of the equation x^4-x^3-2 x^2-6 x-4=0 , correct to three places of decimals by Bisection method which lies between 2 and 3.)
Solution:यहाँ f(x)=x^4-x^3-2 x^2-6 x-4
\therefore f(x) अन्तराल [2,3] में संतत है।
पुनः f(2)=(2)^4-(2)^3-2(2)^2-6 \times 2-4=-16
तथा f(3)=(3)^4-(3)^3-2(3)^2-6 \times 3-4=14 \\ \Rightarrow f(2) f(3)<0 \\ \therefore f(x)=0 का मूल 2 तथा 3 के मध्य स्थित होगा।
प्रथम सन्निकटन:अब x_1=\frac{a+b}{2} \\ \Rightarrow x_1=\frac{2+3}{2}=2.5
पुनः f(2.5)=(2.5)^4-(2.5)^3-2(2.5)^2-6 \times 2.5-4 \\ =-8.0625
अब चूँकि f(2.5).f(3)<0
\therefore मूल 2.5 तथा 3 के मध्य स्थित होगा।
द्वितीय सन्निकटन:पुनः x_2=\frac{2.5+3}{2}=2.75
साथ ही f(2.75)=(2.75)^4-(2.75)^3-2(2.75)^2 -6 \times 2.75-4=0.76953125
अब चूँकि f(2.5).f(2.75)<0
\therefore मूल 2.5 तथा 2.75 के मध्य स्थित होगा।
तृतीय सन्निकटन:पुनः x_3=\frac{2.5+2.75}{2}=2.625
साथ ही f(2.625)=(2.625)^4-(2.625)^3-2(2.625)^2 -6 \times 2.625-4=-33.53125
मूल 2.625 तथा 2.75 के मध्य स्थित होगा।
चतुर्थ सन्निकटन:पुनः x_4=\frac{2.625+2.75}{2}=2.6875
अतः x=2.625,f(x)=0 के वास्तविक मूल का एक अच्छा मान है जो अभिसरण की शर्त को सन्तुष्ट करता है।
Example:2(c).समीकरण x e^x=1 के धनात्मक मूल की द्विभाजन विधि का प्रयोग कर ज्ञात कीजिए।
(Using Bisection method,find a positive root of the equation x e^x=1.)
Solution:यहाँ f(x)=x e^x-1 \\ f(0)=0 \times e^0-1=-1
तथा f(1)=1 \times e^{-1}-1=1.71828 \\ \Rightarrow f(0) f(1)<0
f(0).f(1)<0
\therefore f(x)=0 का मूल 0 तथा 1 के मध्य स्थित होगा।
प्रथम सन्निकटन:अब x_1=\frac{a+b}{2} \\ \Rightarrow x_1=\frac{0+1}{2}=0.5
पुनः f(0.5)=0.5 \times e^{0.5}-1=-0.175639
अब चूँकि f(0.5).f(1)<0
मूल 0.5 तथा 1 के मध्य स्थित होगा।
द्वितीय सन्निकटन:पुनः x_2=\frac{0.5+1}{2}=0.75\\ f(0.75)=0.75 \times e^{0.75}-1=0.587750
साथ ही f(0.75)=0.75 \times e^{0.75}-1=0.587750
अब,चूँकि f(0.5).f(0.75)<0
मूल 0.5 तथा 0.75 के मध्य स्थित होगा।
तृतीय सन्निकटन:पुनः x_3=\frac{0.5+0.75}{2}=0.625
साथ ही f(0.625)=0.625 \times e^{0.625}-1=0.167653
मूल 0.5 तथा 0.625 के मध्य स्थित होगा।
चतुर्थ सन्निकटन:पुनः x_4=\frac{0.5+0.625}{2}=0.5625
साथ ही f(0.5625)=0.5625 \times e^{0.5625}-1=-0.01278
अब चूँकि f(0.5625).f(0.625)<0
मूल 0.5625 तथा 0.625 के मध्य स्थित होगा।
पंचम सन्निकटन: x_5=\frac{0.5625+0.625}{2}=0.59375
यह f(x)=0 के वास्तविक मूल का एक अच्छा सन्निकटन मान है जो अभिसरण की शर्त को सन्तुष्ट करता है।
Example:3.मिथ्या-स्थिति विधि द्वारा समीकरण x^6-x^4-x^3-1=0 का 1.4 तथा 1.5 के मध्य वाला वास्तविक मूल चार दशमलव स्थानों तक ज्ञात कीजिए।
(Find the real root between 1.4 and 1.5 to four decimal places of the equation x^6-x^4-x^3-1=0 by false position method.)
Solution:मानलो f(x)=x^6-x^4-x^3-1
तब f(1)=(1)^6-(1)^4-(1)^3-1=-2 \\ f(2)=2^6-2^4-2^3-1=39
f(x)=0 का एक मूल 1 तथा 2 के मध्य स्थित है।मिथ्या-स्थिति विधि का प्रतिवर्तन सूत्र (recursion formula) हैः
x_{n+1}=x_n-\frac{\left(x_n-x_{n-1}\right) f\left(x_n\right)}{f\left(x_n\right)-f\left(x_{n-1}\right)} \cdots(1)
जहाँ प्रत्येक चरण के लिए f\left(x_{n-1}\right) f\left(x_n\right)<0
प्रथम सन्निकटन:
सूत्र (1) में n=1, x_1=1, f\left(x_1\right)=-2 ,x_2=2, f\left(x_2\right)=39 रखने पर
x_3=x_2-\frac{\left(x_2-x_1\right) f\left(x_2\right)}{f\left(x_2\right)-f\left(x_1\right)} \\ =2-\frac{(2-1) \times 39}{39+2} \\ =2-0.9512195 \\ \approx 1.0487805 \approx 1.04878
अब f\left(x_3\right)=f(1.04878) \\ =(1.04878)^6-(1.04878)^4-(1.04878)^3-1 \\ \approx -2.03268
अतः मूल अन्तराल [1.04878,2] में स्थित होगा।
द्वितीय सन्निकटन:
पुनः (2) में n=3, x_2=1.04878, f\left(x_2\right)=-2.03268 , x_{3}=2 , f\left(x_3\right)=39 रखने पर
अब x_4=x_3-\frac{\left(x_3-x_2\right) f\left(x_3\right)}{f\left(x_3\right)-f\left(x_2\right)} \\ =2-\frac{(2-1.04878) \times 39}{39+2.03268} \\ =2-\left(\frac{0.95122 \times 39}{41.03268}\right) \\ =2-\left( \frac{37.09758}{41.03268}\right) \\ =2-0.904098 \\ x_4 \approx 1.0959 \\ f\left(x_4\right)=f(1.0959)=(1.0559)^6-(1.0559)^4-(1.0959)^3-1 \\ \approx-2.02626
अतः मूल अन्तराल [1.0959,2] में स्थित होगा।
तृतीय सन्निकटन:
पुनः (1) में n=4, x_3=1.0959, f\left(x_3\right)=-2.02626 ,x_4=2, f\left(x_4\right)=39 रखने पर
x_5=x_4-\frac{\left(x_4-x_3\right) f\left(x_4\right)}{f\left(x_4\right)-f\left(x_3\right)} \\ =2-\frac{(2-1.0959) \times 39}{39+2.02626} \\ =2-\frac{0.9041 \times 39}{41.02626} \\ =2-\frac{35.2599}{41.02626} \\ \approx 2-0.85945 \\ x_5 \approx 1.14055 \\ f(x_5)=(1.14055)^6-(1.14055)^4-(1.14055)^3-1 \\ \Rightarrow f\left(x_5\right) \approx-1.97458
अतः मूल अन्तराल [1.97458,2] में स्थित होगा।
चतुर्थ सन्निकटन:
पुनः (1) में n=5, x_4=1.14055, f\left(x_4\right)=-1.97458 ,x_5=2, f\left(x_5\right)=39 रखने परः
x_6=x_5-\frac{\left(x_5-x_4\right) f\left(x_5\right)}{f\left(x_5\right)-f\left(x_4\right)} \\ =2-\frac{(2-1.14055) \times 39}{39+1.97458} \\=2-\frac{(2-1.14055) \times 39}{39+1.97458} \\ =2-\frac{0.85945 \times 39}{40.97458} \\ =2-\frac{33.51855}{40.97458} \\ \approx 2-0.818033 \\ \Rightarrow x_6 \approx 1.18197 \\ f\left(x_6\right)=(1.18197)^6-(1.18197)^4-(1.18197)^3-1 \\ \Rightarrow f\left(x_6\right) \approx-1.87632
अतः मूल अन्तराल [1.18197,2] में स्थित होगा।
पंचम सन्निकटन:
पुनः (1) में
n=6, x_5=1.18197, f\left(x_5\right)=-1.87632 , x_6=2, f\left(x_6\right)=39 रखने परः
x_7=x_6-\frac{\left(x_6-x_5\right) f\left(x_6\right)}{f\left(x_6\right)-f\left(x_5\right)} \\ =2-\frac{(2-1.18197) \times 39}{39+1.87632} \\ =2-\frac{0.81803 \times 39}{40.87632} \\ =2-\frac{31.90317}{40.87632} \\ \approx 2-0.78048 \\ \Rightarrow x_7 \approx 1.21952
अतः चार दशमलव स्थानों तक वास्तविक मूल लगभग 1.2195 होगा।
Example:4.मिथ्या-स्थिति विधि द्वारा निम्न समीकरणों के सही तीन दशमलव स्थानों तक वास्तविक मूल ज्ञात कीजिए:
(Find the real root of the following equations correct to three decimal places by Regular-Falsi method):
Example:4(a). x^3-x^2-2=0
Solution: मानलो f(x)=x^3-x^2-2
तब f(1.75)=(1.75)^3-(1.75)^2-2=0.29688 \\ f(1.5)=(1.5)^3-(1.5)^2-2=-0.875 \\ \Rightarrow f(x)=0 का एक मूल 1.5 तथा 1.75 के मध्य स्थित है।
मिथ्या-स्थिति विधि का प्रतिवर्तन सूत्र (recursion formula) हैः
x_{n+1}=x_n-\frac{\left(x_n-x_{n-1}\right) f\left(x_n\right)}{f\left(x_n\right)-f\left(x_{n-1}\right)} \cdots(1)
जहाँ प्रत्येक चरण के लिए f\left(x_{n-1}\right) f\left(x_n\right)<0
प्रथम सन्निकटन:
सूत्र (1) मेंः
n=2, x_1=1.5, f\left(x_1\right)=-0.875 , x_2=1.75, f\left(x_2\right)=0.29688 रखने परः
x_3=x_2-\frac{\left(x_2-x_1\right) f\left(x_2\right)}{f\left(x_2\right)-f\left(x_1\right)} \\ =1.75-\frac{(1.75-1.5) \times(0.29688)}{0.29688+0.875} \\ =1.75-\frac{0.25 \times 0.29688}{1.17188} \\=1.75-\frac{0.07422}{1.17188} \\ \approx 1.75-0.0633 \\ \Rightarrow x_3 \approx 1.6867
अब f\left(x_3\right) =(1.6867)^3-(1.6867)^2-2 \\ \Rightarrow f\left(x_3\right) \approx-0.0464
अतः मूल अन्तराल [1.6867,1.75] में स्थित होगा।
द्वितीय सन्निकटन:
पुनः (1) में
n=3, x_2=1.6867, f\left(x_2\right)=0.0464 ,x_3=1.75, f\left(x_3\right)=0.29688 रखने परः
x_4=x_3-\frac{\left(x_3-x_2\right) f\left(x_3\right)}{f\left(x_3\right)-f\left(x_2\right)} \\ =1.75-\frac{(1.75-1.6867) \times 0.29688}{0.29688+0.0464} \\ =1.75-\frac{0.0633 \times 0.29688}{0.34328} \\ =1.75-\frac{0.01879}{0.34328} \\ \approx 1.75-0.0547 \\ \Rightarrow x_4 \approx 1.6953
अब f(x_4)=(1.6953)^3-(1.6953)^2-2=0.19816
अतः मूल अन्तराल [1.6867,1.6953] में स्थित होगा।
तृतीय सन्निकटन:
पुनः (1) मेंः
n=4, x_3=1.6867, f\left(x_3\right)=-0.0464 ,x_4=1.6953, f\left(x_4\right)=0.19816 रखने परः
x_5=x_4-\frac{\left(x_4-x_3\right) f\left(x_4\right)}{f\left(x_4\right)-f\left(x_3\right)} \\ =1.6953-\frac{(1.6953-1.6867) \times 0.19816}{0.19816+0.0464} \\ =1.6953-\frac{0.0086 \times 0.19816}{0.24456} \\ =1.6953-\frac{0.0017}{0.24456} \\ \approx 1.6953-0.00695 \\ \approx 1.6946 \\ \Rightarrow x_5 \approx 1.695
अतः तीन दशमलव स्थानों तक वास्तविक मूल लगभग 1.695 होगा।
Example:4(b). x^3-4 x+1=0
Solution:माना f(x)=x^3-4 x+1
तब f(0)=(0)-4 \times 0+1=1, \\ f(0.5)=(0.5)^3-4 \times 0.5+1=-0.875 \\ \Rightarrow f(x)=0 का एक मूल 0 तथा 0.5 के मध्य स्थित है।
मिथ्या-स्थिति विधि का प्रतिवर्तन सूत्र (recursion formula) हैः
x_{n+1}=x_n-\frac{\left(x_n-x_n-1\right) f\left(x_n\right)}{f\left(x_n\right)-f\left(x_{n-1}\right)} \cdots(1)
प्रथम सन्निकटन:
सूत्र (1) में:
n=2, x_1=0, f\left(x_1\right)=1 , x_2=0.5, f\left(x_2\right)=-0.875 रखने परः
x_3=x_2-\frac{\left(x_2-x_1\right) f\left(x_2\right)}{f\left(x_2\right)-f\left(x_1\right)} \\ =0.5-\frac{(0.5-0)(-0.875)}{(-0.875-1)} \\ =0.5-\frac{0.4375}{1.875} \\ \approx 0.5-0.2333 \\ \Rightarrow x_3 \approx 0.2667
अब f\left(x_3\right)=(0.2667)^3-4 \times 0.2667+1 \approx-0.0478
अतः मूल अन्तराल [0,0.2667] में स्थित होगा।
द्वितीय सन्निकटन:
पुनः (1) में:
n=3,x_2=0, f\left(x_2\right)=-1 , x_3=0.2667, f\left(x_3\right)=-0.0478 रखने परः
x_4=x_3-\frac{\left(x_3-x_2\right) f\left(x_3\right)}{f\left(x_3\right)-f\left(x_2\right)} \\ =0.2667-\frac{(0.2667-0)(-0.0478)}{(-0.0478-1)} \\ =0.2667-\frac{0.0127}{1.0478} \\ \approx 0.2667-0.0121 \\ \Rightarrow x_4 \approx 0.2546 \\ f\left(x_4\right)=(0.2546)^3-4 \times 0.2546+1 \approx-0.0018
अतः मूल अन्तराल [0,0.2546] में स्थित होगा।
तृतीय सन्निकटन:
पुनः (1) में
n=4, x_3=0, f\left(x_2\right)=1 ,x_4=0.2546, f\left(x_4\right)=-0.0018 रखने पर:
x_5=x_4-\frac{\left(x_4-x_3\right) f\left(x_4\right)}{f\left(x_4\right)-f\left(x_3\right)} \\ =0.2546-\frac{(0.2546-0) \times-0.0018}{(-0.0018-1)} \\ =0.2546-\frac{0.0005}{1.0018} \\ \approx 0.2546-0.0005 \\ \Rightarrow x_5 \approx 0.254
अतः तीन दशमलव स्थानों तक वास्तविक मूल लगभग 0.254 होगा।
Example:4(c). x^3-9 x+1
Solution:माना f(x)=x^3-9 x+1
तब f(0.1)=(0.1)^3-9 \times 0.1+1=0.101 \\ f(0.2)=(0.2)^3-9 \times 0.2+1=-0.792
f(x)=0 का मूल 0.1 तथा 0.2 के मध्य स्थित है।
मिथ्या-स्थिति विधि का प्रतिवर्तन सूत्र (recursion formula) हैः
x_{n+1}=x_n-\frac{\left(x_n-x_{n-1}\right) f\left(x_n\right)}{f\left(x_n\right)-f\left(x_{n-1}\right)} \cdots(1)
जहाँ,प्रत्येक चरण के लिए f\left(x_{n-1}\right) \cdot f\left(x_n\right)<0
प्रथम सन्निकटन:
सूत्र (1) में:
n=2, x_1=0.1, f\left(x_1\right)=0.101 , x_2=0.2, f\left(x_2\right)=-0.792 रखने परः
x_3=x_2-\frac{\left(x_2-x_1\right) f\left(x_2\right)}{f\left(x_2\right)-f\left(x_1\right)} \\ =0.2-\frac{(0.2-0.1)(-0.792)}{-0.792-0.101} \\=0.2-\frac{0.1 \times 0.792}{0.893} \\=0.2-\frac{0.0792}{0.893} \\ \approx 0.2-0.0887 \\ \Rightarrow x_3 \approx 0.1113
अब f\left(x_3\right)=(0.1113)^3-9 \times 0.1113+1=-0.0003
अतः मूल अन्तराल [0.1,0.1113] में स्थित होगा।
द्वितीय सन्निकटन:
पुनः (1) में:
n=3, x_2=0.1, f\left(x_2\right)=0.101, x_3=0.1113, f\left(x_3\right) =-0.0003 रखने पर:
x_4=x_3-\frac{\left(x_3-x_2\right) f\left(x_3\right)}{f\left(x_3\right)-f\left(x_2\right)} \\ =0.1113-\frac{(0.1113-0.1)(-0.0003)}{(-0.0003-0.101)} \\ =0.1113-\frac{0.0113 \times 0.0003}{0.1013} \\ =0.1113-\frac{0.000003}{0.1013} \\ \approx 0.1113-0.00002 \\ \Rightarrow x_4 \approx 0.11128
अतः तीन दशमलव स्थानों तक वास्तविक मूल्य 0.111 होगा।
Example:5.मिथ्या-स्थिति विधि द्वारा निम्न समीकरणों के सही तीन दशमलव स्थानों तक वास्तविक मूल ज्ञात कीजिए:
(Find the real root of the following equations correct to three decimal places by using Regular-Falsi method):
Example:5(i). x e^x-3=0
Solution:माना f(x)=x e^x-3
तब f(1)=(1) e^1-3=-0.2817 \\ f(1.1)=(1.1) e^{1.1}-3=0.3046 \\ \Rightarrow f(x)=0 का मूल 1 तथा 1.1 के मध्य स्थित है।
मिथ्या-स्थिति विधि का प्रतिवर्तन सूत्र (recursion formula) हैः
x_{n+1}=x_n-\frac{\left(x_n-x_{n-1}\right) f\left(x_n\right)}{f\left(x_n\right)-f\left(x_{n-1}\right)} \cdots(1)
जहाँ प्रत्येक चरण के लिए f\left(x_{n-1}\right) f\left(x_n\right)<0
प्रथम सन्निकटन:
सूत्र (1) मेंः
n=2, x_1=1, f\left(x_1\right)=0.2817, x_2=1.1, f\left(x_2\right)=0.3046 रखने परः
x_3=x_2-\frac{\left(x_2-x_1\right) f\left(x_2\right)}{f\left(x_2\right)-f\left(x_1\right)} \\=1.1-\frac{(1.1-1) \times 0.3046}{(0.3046+0.2817)} \\ =1.1-\frac{0.1 \times 0.3046}{0.5863} \\=1.1-\frac{0.03046}{0.5863} \\ \approx 1.1-0.0519 \\ \Rightarrow x_3\approx 1.0481
अब f\left(x_3\right)=(1.0481) e^{1.0481}-3=-0.011
अतः मूल अन्तराल [1.0481,1.1] में स्थित होगा।
द्वितीय सन्निकटन:
n=3, x_2 =1.0481, f\left(x_2\right)=-0.011 , x_3 =1.1, f\left(x_3\right)=0.3046 रखने परः
x_4=x_3-\frac{\left(x_3-x_2\right) f\left(x_3\right)}{f\left(x_3\right)-f\left(x_2\right)} \\ =1.1-\frac{(1.1-1.0481)(0.3046)}{0.3046+0.011} \\ =1.1-\frac{0.0519 \times 0.3046}{0.3156} \\ =1.1-\frac{0.0158}{0.3156} \\ \approx 1.1-0.0501 \\ \Rightarrow x_3 \approx 1.0499 \\ f\left(x_3\right)=(1.0499) e^{1.0499}-3 =-0.00005
अतः मूल अन्तराल [1.0499,1.1] में स्थित होगा।
तृतीय सन्निकटन:
पुनः (1) में:
n=4, x_3=1.0499, f\left(x_3\right)=-0.00005 , x_4=1.1, f\left(x_4\right)=0.3046 रखने पर
x_5=x_4-\frac{\left(x_4-x_3\right) f\left(x_4\right)}{f\left(x_4\right)-f\left(x_3\right)} \\ =1.1-\frac{(1.1-1.0499)(0.3046)}{0.3046+0.0005} \\ =1.1-\frac{0.0501 \times 0.3046}{0.30465} \\ =1.1-\frac{0.0153}{0.30465} \\ \approx 1.1-0.05022 \\ \Rightarrow x_5 \approx 1.04978 \\ \Rightarrow x_5 \approx 1.050
अतः तीन दशमलव स्थानों तक वास्तविक मूल लगभग 1.050 होगा।
उपर्युक्त उदाहरणों के द्वारा संख्यात्मक विश्लेषण में द्विभाजन विधि (Bisection Method in Numerical Analysis),संख्यात्मक विश्लेषण में मिथ्या-स्थिति विधि (Regula-Falsi Method in Numerical Method) को समझ सकते हैं।
3.संख्यात्मक विश्लेषण में द्विभाजन विधि की समस्याएँ (Bisection Method in Numerical Analysis Problems):
(1.)द्विभाजन विधि का प्रयोग करते हुए f(x) \equiv 8 x^3-2 x-1=0 का वास्तविक मूल निर्धारित कीजिए।
(Apply Bisection method to determine a real root of the equation f(x) \equiv 8 x^3-2 x-1=0)
(2.)मिथ्या-स्थिति विधि द्वारा समीकरण x e^x=\cos x का वास्तविक मूल ज्ञात कीजिए।
(Find the root of the equation x e^x=\cos x using the Regula-Falsi method correct to four decimal places.)
उत्तर (Answers):(1.)0.665 (2.)0.5177
उपर्युक्त सवालों को हल करने पर संख्यात्मक विश्लेषण में द्विभाजन विधि (Bisection Method in Numerical Analysis),संख्यात्मक विश्लेषण में मिथ्या-स्थिति विधि (Regula-Falsi Method in Numerical Method) को ठीक से समझ सकते हैं।
Also Read This Article:- Simpson Quadrature Formulas
4.संख्यात्मक विश्लेषण में द्विभाजन विधि (Bisection Method in Numerical Analysis),संख्यात्मक विश्लेषण में मिथ्या-स्थिति विधि (Regula-Falsi Method in Numerical Method) से सम्बन्धित अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न:
प्रश्न:1.संख्यात्मक विश्लेषण में समीकरण के मूल ज्ञात करने की विधियों को लिखिए। (Write Down the Methods for Finding the Roots of an Equation in Numerical Analysis):
उत्तर:मुख्यतः निम्न विधियाँ हैंः
(1.)लेखाचित्र विधि (Graphical Method)
(2.)द्विभाजन विधि (Bisection Method)
(3.)मिथ्या-स्थिति विधि (Regula-Falsi Method)
(4.)पुनरावृति विधि (Iteration Method)
(5.)न्यूटन-रेफसन विधि (Newton-Raphson Method)
प्रश्न:2.द्विभाजन विधि को समझाइए। (Explain the Bisection Method):
उत्तर:यदि फलन f(x) दो वास्तविक मानों a तथा b के मध्य संतत (continuous) हो तथा f(a) और f(b) विपरीत चिन्ह के हों अर्थात् f(a).f(b)<0 तो a और b के मध्य f(x)=0 का एक मूल अवश्य होगा।
माना कि f(a) का ऋण चिन्ह तथा f(b) का धन चिन्ह है।अब अन्तराल [a,b] को उनके मध्य स्थित बिन्दु \frac{a+b}{2} द्वारा दो समान भागों में विभाजित किया।यदि f\left( \frac{a+b}{2} \right)=0 है,तब \frac{a+b}{2}=x_1 (मानलो),f(x)=0 का सही मूल है।
प्रश्न:3.द्विभाजन विधि और मिथ्या-स्थिति विधि से मूल ज्ञात करने का सूत्र लिखो। (Write the Formulae for Finding the Roots by Bisection and the Regula-Falsi Methods):
उत्तर:(1.)द्विभाजन विधि सूत्र:यदि f(a) का ऋण चिन्ह तथा f(b) का धन चिन्ह है तब \frac{a+b}{2}=x_1 ,f(x)=0 का सही मूल है।
(2.)मिथ्या-स्थिति विधि:मिथ्या-स्थिति का निम्न प्रतिवर्तन सूत्र (recursion formula) हैः
x_{n+1}=x_n-\frac{\left(x_n-x_{n-1}\right) f\left(x_n\right)}{f\left(x_n\right)-f\left(x_{n-1}\right)}
इन सूत्रों को बार-बार काम में लेने पर मूल का सन्निकटन मान प्राप्त होता है।
उपर्युक्त प्रश्नों के उत्तर द्वारा संख्यात्मक विश्लेषण में द्विभाजन विधि (Bisection Method in Numerical Analysis),संख्यात्मक विश्लेषण में मिथ्या-स्थिति विधि (Regula-Falsi Method in Numerical Method) के बारे में और अधिक जानकारी प्राप्त कर सकते हैं।
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Bisection Method in Numerical Analysis
संख्यात्मक विश्लेषण में द्विभाजन विधि
(Bisection Method in Numerical Analysis)
Bisection Method in Numerical Analysis
संख्यात्मक विश्लेषण में द्विभाजन विधि (Bisection Method in Numerical Analysis) के इस
आर्टिकल में बीजीय तथा अबीजीय समीकरणों को द्विभाजन विधि तथा मिथ्या-स्थिति विधि के
द्वारा हल करके समझने का प्रयास करेंगे।
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Satyam
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