Mathematik bei Peter Meyer


Approximation von Schnittpunkten durch Intervallschachtelung


Lassen sich die Schnittpunkte der Graphen zweier Funktionen nicht einfach berechnen, so muß auf eine Approximation zurückgegriffen werden. Auf dieser Seite ist das Verfahren der Intervallhalbierung dargestellt. Dabei wird hier jeweils mit einer Intervallbreite von 1/10 in der Nähe der Schnittpunkte begonnen. In den Lösungen sind jeweils die ersten zehn Zeilen der entsprechenden Intervallschachtelung für die x-Koordinate des Schnittpunktes (xS) angegeben.


Aufgaben:

Bestimme die x-Koordinaten der Schnittpunkte der Funktionen, die durch die folgenden Gleichungen gegeben sind:

Teil Funktionsgleichung 1 Funktionsgleichung 2 Startintervall(e)
a) y = x4 y = x + 1 [ - 0,8 ; - 0,7 ] und
[ 1,2 ; 1,3 ]
b) y = 2x3 - 5x y = -x2 - 3 [ - 2,1 ; - 2,0 ]
c) y = x3 - 2x2 y = 2x2 - x + 3 [ 3,9 ; 4,0 ]
d) y = - 1/2x + 4 y = - x3 - x [ - 1,5 ; - 1,4 ]
e) y = 1/4x3 + 1/2 x2- 1 y = 1/3x3 [ - 1,3 ; - 1,2 ] ,
[ 1,6 ; 1,7 ] und
[ 5,6 ; 5,7 ]


Lösung zu a)

Bedingung: x4 - x - 1 = 0

Erster Schnittpunkt:

Zeile linke Intervallgrenze   rechte Intervallgrenze
1 -0,8 < xS < -0,7
2 -0,75 < xS < -0,7
3 -0,725 < xS < -0,7
4 -0,725 < xS < -0,7125
5 -0,725 < xS < -0,71875
6 -0,725 < xS < -0,721875
7 -0,725 < xS < -0,7234375
8 -0,725 < xS < -0,72421875
9 -0,724609375 < xS < -0,72421875
10 -0,724609375 < xS < -0,724414063

Zweiter Schnittpunkt:

Zeile linke Intervallgrenze   rechte Intervallgrenze
1 1,2 < xS < 1,3
2 1,2 < xS < 1,25
3 1,2 < xS < 1,225
4 1,2125 < xS < 1,225
5 1,21875 < xS < 1,225
6 1,21875 < xS < 1,221875
7 1,2203125 < xS < 1,221875
8 1,2203125 < xS < 1,22109375
9 1,220703125 < xS < 1,22109375
10 1,220703125 < xS < 1,220898438


Lösung zu b)

Bedingung: 2x3 + x2 - 5x + 3 = 0

Zeile linke Intervallgrenze   rechte Intervallgrenze
1 -2,1 < xS < -2,0
2 -2,1 < xS < -2,05
3 -2,075 < xS < -2,05
4 -2,075 < xS < -2,0625
5 -2,06875 < xS < -2,0625
6 -2,065625 < xS < -2,0625
7 -2,0640625 < xS < -2,0625
8 -2,0640625 < xS < -2,06328125
9 -2,063671875 < xS < -2,06328125
10 -2,063671875 < xS < -2,063476563


Lösung zu c)

Bedingung: x3 - 4x2 + x - 3 = 0

Zeile linke Intervallgrenze   rechte Intervallgrenze
1 3,9 < xS < 4
2 3,9 < xS < 3,95
3 3,925 < xS < 3,95
4 3,9375 < xS < 3,95
5 3,9375 < xS < 3,94375
6 3,9375 < xS < 3,940625
7 3,9390625 < xS < 3,940625
8 3,9390625 < xS < 3,93984375
9 3,939453125 < xS < 3,93984375
10 3,939453125 < xS < 3,939648438


Lösung zu d)

Bedingung: x3 + 1/2x + 4 = 0

Zeile linke Intervallgrenze   rechte Intervallgrenze
1 -1,5 < xS < -1,4
2 -1,5 < xS < -1,45
3 -1,5 < xS < -1,475
4 -1,4875 < xS < -1,475
5 -1,4875 < xS < -1,48125
6 -1,484375 < xS < -1,48125
7 -1,4828125 < xS < -1,48125
8 -1,4828125 < xS < -1,48203125
9 -1,4828125 < xS < -1,482421875
10 -1,482617188 < xS < -1,482421875


Lösung zu e)

Bedingung: - x3/12 + x2/2 - 1 = 0

Erster Schnittpunkt:

Zeile linke Intervallgrenze   rechte Intervallgrenze
1 -1,3 < xS < -1,2
2 -1,3 < xS < -1,25
3 -1,3 < xS < -1,275
4 -1,2875 < xS < -1,275
5 -1,2875 < xS < -1,28125
6 -1,284375 < xS < -1,28125
7 -1,284375 < xS < -1,2828125
8 -1,28359375 < xS < -1,2828125
9 -1,28359375 < xS < -1,283203125
10 -1,28359375 < xS < -1,283398438

Zweiter Schnittpunkt:

Zeile linke Intervallgrenze   rechte Intervallgrenze
1 1,6 < xS < 1,7
2 1,65 < xS < 1,7
3 1,65 < xS < 1,675
4 1,6625 < xS < 1,675
5 1,6625 < xS < 1,66875
6 1,6625 < xS < 1,665625
7 1,6625 < xS < 1,6640625
8 1,66328125 < xS < 1,6640625
9 1,66328125 < xS < 1,663671875
10 1,663476563 < xS < 1,663671875

Dritter Schnittpunkt:

Zeile linke Intervallgrenze   rechte Intervallgrenze
1 5,6 < xS < 5,7
2 5,6 < xS < 5,65
3 5,6 < xS < 5,625
4 5,6125 < xS < 5,625
5 5,61875 < xS < 5,625
6 5,61875 < xS < 5,621875
7 5,61875 < xS < 5,6203125
8 5,61953125 < xS < 5,6203125
9 5,619921875 < xS < 5,6203125
10 5,619921875 < xS < 5,620117188


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© 1998 Peter Meyer
letzte Änderung: 17.6.99/Bu