teorema (Boltsman–Koshi teoremasi)

|
teorema (Boltsman–Koshi teoremasi)
|
bet | 3/11 | Sana | 08.12.2023 | Hajmi | 1,2 Mb. | | #113716 |
Bog'liq Eshmamatov Fazliddinteorema (Boltsman–Koshi teoremasi). Agar f(x) funksiya [a,b] kesmaning chetlarida har xil ishorali qiymatlarga ega bo‘lsa, u holda bu kesmaning ichida (1.1.1) tenglama hech bo‘lmaganda bitta ildizga ega. Agar (a,b) intervalda f(x) hosila mavjud bo‘lib, u o‘z ishorasini almashtirmasa, u holda bu ildiz yagona.
teorema. f(x) funksiya [a, b] kesmada analitik funksiya bo‘lsin. Agar [a, b] kesmaning chetki nuqtalarida f(x) funksiya har xil ishorali qiymatlarini qabul qilsa, u vaqtda (1.1.1) tenglamaning a va b nuqtalar orasida yotadigan ildizlarining soni toqdir. Agar f(x) funksiya [a, b] kesmaning chetki nuqtalarida bir xil ishorali qiymatlarni qabul qilsa, u vaqtda (1.1.1) tenglamaning ildizlari yoki [a, b] kesmada yotmaydi yoki ularning soni juftdir (karraliligini hisobga olgan holda). Transendent tenglamalar ild- izlarining soni ixtiyoriy bo‘lishi mumkin.
Chiziqli bo‘lmagan tenglamalar uchun ildizlarni ajtatishning umumiy usuli yo‘q. Buning uchun ma’lum bir qadam bilan o‘zgaruvchi x larda f(x) funksiyaning qiymatlarini hisoblab ko‘rish mumkin. Agar yonma-yon ikkita a va b nuqtalarda f(x) funksiya har xil ishorali qiymatlar qabul qilsa, ya’ni, masalan, f(a) < 0 va f(b) > 0 bo‘lsa yoki f(a)·f(b) 0 shart bajarilsa, u holda [a,b] kesmada f(x) funksiya uzluksiz bo‘lganligi uchun uning shu kesmada hech bo‘lmaganda bitta ildizi mavjud bo‘ladi.
Diqqat qiling, f(a)·f(b)<0 tengsizlik bajarilmagani bilan [a,b] kesmada bir nechta ildizlar yotishi mumkin.
Muhandislik hisoblarida asosan haqiqiy ildizlarni topish talab etiladi. Haqiqiy ildizlarni ajratish masalasi umumiy holda quyidagi usullar bilan yechiladi: analitik, jadval va grafik usullar.
Tenglama ildizlarini ajratishning jadval usulida f(x) = 0,42x–0,5x–1 = 0 funksi- yaning qiymatlar jadvali tuziladi. Buning uchun kalkulyator yoki kompyuterdan (ma- salan, MS Excel jadval prosessoridan) foydalaniladi. MS Excel ning dastlabki ikki satriga x, f(x) sarlavha qo‘yiladi (A1 va A2 yacheykalar). x ning qiymatlarini –5 dan 3 gacha 1 qadam bilan o‘zgaradi desak, B1 yacheykaga –5, C1 yacheykaga –4 yozilib, shu ikkala yacheyka belgilanib, 1-satr bo‘ylab J1 yacheykagacha 3 soni hosil bo‘lguncha qadar tortiladi. B2 yacheykaga =0,4*2^B1–0,5*B1–1 formula yoziladi va hisoblanada, shu yacheyka belgilanib, C2:J2 yacheykalarga tortiladi. Natija quyidagi jadval shaklida paydo bo‘ladi:
Jadvaldan f(x) funksiya ishorasining o‘zgarishiga qarab, ildizlar yotgan kesmalar [–2;–1] va [2;3] ekanligiga ishonch hosil qilamiz. Endi f(x) funksiyaning qiymatlar jadvalini belgilaymiz, uning grafigini chizish uchun MS Excel 2016 panelining Вста- ка Диаграммы Точечная Точечная с гладкими кривыми tugmachalari bosiladi va 2.3,b-rasmdagi grafik hosil qilinadi. Grafikdan esa topilgan [–2;–1] va [2;3] kesmalarda berilgan tenglamaning yakkalangan ildizlari (funksiya grafigining absissa o‘qi bilan kesishgan nuqtalari) yotganligi ko‘rinadi.
Tenglama ildizlarini ajratish grafik usulda (f(x) funksiyaning grafigini qurish or- qali) yoki oralarida ildizlar yotgan ekstremumlarni analitik yo‘l bilan qurish orqali bajariladi. Tenglama haqiqiy ildizlarini baholashning grafik usuli yuqori aniqlik talab qilinmaydigan texnik hisoblarda juda ham keng qo‘llaniladi. Bu usul ikki uslubda amalga oshiriladi:
y = f(x) funksiyaning grafigi quriladi va uning abssissa o‘qi bilan kesishish nuqtalari aniqlanadi – bu f(x)=0 tenglama ildizlarining taqribiy qiymati.
f(x)=0 tenglama f1(x) = f2(x) ko‘rinishga keltiriladi (bu yerda f1(x) va f2(x) – ele- mentar funksiyalar), keyin esa bu funksiyalar grafiklari kesishish nuqtalarining abssissalari aniqlanadi.
2.3-rasm. Tenglamaning kesmada ikkita ildizlari yotgan hol.
Tenglamaning barcha ildizlarini analitik usul bilan ajratishda f(x) funksiyaning barcha kritik (uzilish, ekstremum, burilish va hokazo) nuqtalari, ya’ni f(x)=0 bo‘lgan yoki f( x ) hosila mavjud bo‘lmagan nuqtalar topiladi. Buni sonli usullar bilan, sodda- roq hollarda esa analitik yo‘l bilan bajarish mumkin. Buning uchun f (x)=0 tenglama x ga nisbatan yechiladi. Bundan tashqari bu funksiyaning hosilasi biror sababga ko‘ra mavjud bo‘lmagan barcha nuqtalar topiladi (masalan funksiya ifodasining maxraji nolga teng, logarifm ostida nol paydo bo‘ladi va hokazo). Ana shu nuqtalar (kritik nuqtalar) yoki ularga juda yaqin bo‘lgan nuqtalarda f(x) funksiyaning ishorasi, ya’ni signf(x) tekshiriladi. Shundan keyin kritik nuqtalar (sonlar o‘qining chetki - va nuqtalari ham) atrofida funksiyaning ishorasi aniqlanadi, bu qatordan jadval tuziladi. Bu qatorda funksiyaning f(xi) qiymatlari ishorasining almashinishlari soni ildizlar so- nini bildiradi, chetlarida signf(x) har xil bo‘lgan va o‘zida ildizlarni lokallashtirgan intervallar aniqlanadi. Ildiz yotgan intervalni qisqartirish maqsadida ekstremum nuqtalardan tashqari shunday qo‘shimcha nuqtalar kiritiladiki (masalan, kesmaning chegaralaridan biri bo‘lganda), natijada ildiz lokallashtiriladi.
Agar f(z) = 0 tenglamaning kompleks ildizlarini topish talab etilsa, u holda z = x
+ iy almashtirish olinib, bu tenglama f1(x,y) +i f2(x,y) = 0 ko‘rinishga keltiriladi, bu yerdan esa ikkita f1(x,y) = 0 va f2(x,y) = 0 tenglamalar sistemasi yechilib, shu egri
chiziqlarning kesishish nuqtalari topiladi. Topilgan kesishish nuqtalarning mos absissa va ordinatalari f(z)=0 tenglama ildizlarining mos haqiqiy va mavhum qismlarini ifodalaydi.
Chiziqli bo‘lmagan tenglama ildizlarini ajratishning quyidagi analitik usullari mavjud:
0>
|
| |