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JAVA-5-18 二分法求多項式單根 (20分)

二分法求函式根的原理為:如果連續函式f(x)f(x)在區間[a, b][a,b]的兩個端點取值異號,即f(a)f(b)<0f(a)f(b)<0,則它在這個區間內至少存在1個根rr,即f(r)=0f(r)=0

二分法的步驟為:

  • 檢查區間長度,如果小於給定閾值,則停止,輸出區間中點(a+b)/2(a+b)/2;否則
  • 如果f(a)f(b)<0f(a)f(b)<0,則計算中點的值f((a+b)/2)f((a+b)/2)
  • 如果f((a+b)/2)f((a+b)/2)正好為0,則(a+b)/2(a+b)/2就是要求的根;否則
  • 如果f((a+b)/2)f((a+b)/2)f(a)f(a)同號,則說明根在區間[(a+b)/2, b]
    [(a+b)/2,b]
    ,令a=(a+b)/2a=(a+b)/2,重複迴圈;
  • 如果f((a+b)/2)f((a+b)/2)f(b)f(b)同號,則說明根在區間[a, (a+b)/2][a,(a+b)/2],令b=(a+b)/2b=(a+b)/2,重複迴圈。

本題目要求編寫程式,計算給定3階多項式f(x)=a_3 x^3 +a_2 x^2 +a_1 x+a_0f(x)=a3x3+a2x2+a1x+a0在給定區間[a, b][a,b]內的根。

輸入格式:

輸入在第1行中順序給出多項式的4個係數a_3a3a_2a2a_1a1a_0a0,在第2行中順序給出區間端點a

abb。題目保證多項式在給定區間記憶體在唯一單根。

輸出格式:

在一行中輸出該多項式在該區間內的根,精確到小數點後2位。

輸入樣例:

3 -1 -3 1
-0.5 0.5

輸出樣例:

0.33

import java.util.Scanner;
public class Main{
	public static void main(String[] args){
    	Scanner sc = new Scanner(System.in);
    	double a3 = sc.nextDouble();
    	double a2 = sc.nextDouble();
    	double a1 = sc.nextDouble();
    	double a0 = sc.nextDouble();
    	double a = sc.nextDouble();
    	double b = sc.nextDouble();
    	while(b-a>=0.001 ){			//設定迴圈條件 閾值
    		if(f(a3,a2,a1,a0,(a+b)/2)==0){			//如果f((a+b)/2)正好為0,則(a+b)/2就是要求的根
    			System.out.printf("%.2f",(a+b)/2);		//!!注意  題目要求的是根    輸出的是(a+b)/2  不是f((a+b)/2)
    			break;
    		}
    		if(f(a3,a2,a1,a0,(a+b)/2)*f(a3,a2,a1,a0,a)>0){  //根據題目  重新設定a、b的值
    			a = (a+b)/2;
    		}
    		else {
    			b = (a+b)/2;
    		}
    	}
    	if(f(a3,a2,a1,a0,(a+b)/2)!=0){				
    		System.out.printf("%.2f",((a+b)/2));
    	}
    }
    public static double f(double a3,double a2,double a1,double a0,double a){   //f(x)對應的公式
    	return a3*a*a*a+a2*a*a+a1*a+a0;
    }
    
}