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न्यूटन विधि मूल खोजक

किसी प्रारंभिक अनुमान से न्यूटन–रैफसन पुनरावृत्ति द्वारा f(x)=0 का मूल ज्ञात करें, प्रत्येक पुनरावृत्ति, अवशेष f(xₖ), और अभिसरण पथ दिखाते हुए।

चर के रूप में x का उपयोग करते हुए f(x) और एक प्रारंभिक अनुमान दर्ज करें। अवकलज संख्यात्मक रूप से गणना होता है।

इस टूल के बारे में

न्यूटन विधि मूल खोजक एक मुफ्त, ब्राउज़र-आधारित कैलकुलेटर है जो न्यूटन–रैफसन पुनरावृत्ति x_{k+1} = x_k − f(x_k)/f′(x_k) का उपयोग करके f(x) = 0 को संख्यात्मक रूप से हल करता है। एक बीज मान x₀ से शुरू करते हुए, प्रत्येक चरण वर्तमान बिंदु पर स्पर्श रेखा का अनुसरण करता है जहाँ वह x-अक्ष को काटती है, और वह प्रतिच्छेदन अगला अनुमान बन जाता है। अवकलज f′ को एक सममित अंतर के साथ संख्यात्मक रूप से मूल्यांकित किया जाता है, इसलिए आपके द्वारा टाइप किया गया कोई भी व्यंजक — बहुपद, मूल, त्रिकोणमिति, चरघातांकी, लघुगणक — अवकलज दिए बिना काम करता है।

सब कुछ आपके ब्राउज़र में एक छोटे व्यंजक पार्सर के साथ स्थानीय रूप से चलता है, इसलिए आप जो दर्ज करते हैं वह अपलोड नहीं होता। चर के रूप में x का उपयोग करते हुए f(x) टाइप करें (उदाहरण के लिए x^2 - 2, cos(x) - x, या exp(x) - 3*x), एक प्रारंभिक अनुमान सेट करें, और वैकल्पिक रूप से सहनशीलता तथा पुनरावृत्तियों की अधिकतम संख्या समायोजित करें। उपकरण तब तक पुनरावृत्ति करता है जब तक चरण आकार |x_{k+1} − x_k| या अवशेष |f(x_k)| सहनशीलता से नीचे न गिर जाए, या जब तक पुनरावृत्ति सीमा न पहुँच जाए, और यदि अवकलज सपाट (शून्य के निकट) हो जाता है तो यह सुरक्षित रूप से रुक जाता है ताकि यह कभी कोई गलत संख्या न लौटाए।

परिणाम पैनल अभिसरित मूल, उस मूल पर अवशेष f(root), और कितनी पुनरावृत्तियाँ आवश्यक थीं बताता है, साथ ही एक पूर्ण पुनरावृत्ति तालिका जो प्रत्येक चरण पर k, x_k, f(x_k), और त्रुटि सूचीबद्ध करती है। न्यूटन विधि एक सरल मूल के पास द्विघातीय रूप से अभिसरित होती है — सही अंकों की संख्या लगभग हर चरण में दोगुनी हो जाती है — यही कारण है कि x₀ = 1.5 से x² − 2 केवल कुछ पुनरावृत्तियों में √2 ≈ 1.414214 प्राप्त कर लेता है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

न्यूटन विधि का सूत्र क्या है?
यह पुनरावृत्ति x_{k+1} = x_k − f(x_k)/f′(x_k) है। ज्यामितीय रूप से प्रत्येक चरण x_k पर स्पर्श रेखा का अनुसरण करता है जहाँ वह x-अक्ष से मिलती है। एक अच्छे प्रारंभिक अनुमान से बार-बार दोहराने पर यह f(x) = 0 के मूल पर तेज़ी से अभिसरित होता है।
अवकलज कैसे गणना किया जाता है?
संख्यात्मक रूप से, एक सममित (केंद्रीय) अंतर f′(x) ≈ (f(x+h) − f(x−h)) / (2h) के साथ, x के अनुरूप स्केल किए गए एक छोटे h का उपयोग करते हुए। इसका मतलब है कि आप केवल f(x) दर्ज करते हैं — अवकलज टाइप करने की आवश्यकता नहीं — और कोई भी समर्थित फलन काम करता है।
यह अभिसरित होने में विफल क्यों हुआ?
न्यूटन विधि विफल हो सकती है यदि प्रारंभिक अनुमान खराब है, यदि पुनरावृत्ति वहाँ पहुँचती है जहाँ f′(x) ≈ 0 (एक सपाट स्पर्श रेखा), या यदि फलन का पास में कोई वास्तविक मूल नहीं है। मूल की अपेक्षित जगह के निकट एक भिन्न बीज आज़माएँ, या अधिकतम पुनरावृत्तियाँ बढ़ाएँ।
सहनशीलता और अधिकतम पुनरावृत्तियाँ क्या नियंत्रित करती हैं?
सहनशीलता रुकने की सीमा है: पुनरावृत्ति तब समाप्त होती है जब चरण आकार या |f(x_k)| इससे नीचे गिरता है (डिफ़ॉल्ट 1e-10)। अधिकतम पुनरावृत्तियाँ लूप को सीमित करती हैं ताकि यह हमेशा समाप्त हो; डिफ़ॉल्ट 50 है और यह 200 तक सीमित है।

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