UTILS.
100% в браузере
🎯

Поиск корня методом Ньютона

Находит корень f(x)=0 итерацией Ньютона–Рафсона от начального приближения, показывая каждую итерацию, невязку f(xₖ) и путь сходимости.

Введите f(x), используя x как переменную, и начальное приближение. Производная вычисляется численно.

Об этом инструменте

Поиск корня методом Ньютона — это бесплатный браузерный калькулятор, который решает f(x) = 0 численно с помощью итерации Ньютона–Рафсона x_{k+1} = x_k − f(x_k)/f′(x_k). Начиная с начального значения x₀, каждый шаг следует за касательной в текущей точке вниз до её пересечения с осью x, и это пересечение становится следующей оценкой. Производная f′ вычисляется численно симметричной разностью, поэтому любое введённое выражение — многочлены, корни, тригонометрия, показательные, логарифмы — работает без указания производной.

Всё работает локально в вашем браузере с небольшим парсером выражений, поэтому ничего из введённого не загружается. Введите f(x), используя x как переменную (например, x^2 - 2, cos(x) - x или exp(x) - 3*x), задайте начальное приближение и при необходимости настройте допуск и максимальное число итераций. Инструмент итерирует, пока размер шага |x_{k+1} − x_k| или невязка |f(x_k)| не станет меньше допуска, либо пока не достигнут предел итераций, и он безопасно останавливается, если производная становится плоской (около нуля), поэтому никогда не возвращает ложное число.

Панель результата сообщает найденный корень, невязку f(корень) в этом корне и сколько итераций потребовалось, наряду с полной таблицей итераций, перечисляющей k, x_k, f(x_k) и ошибку на каждом шаге. Метод Ньютона сходится квадратично вблизи простого корня — число верных цифр примерно удваивается на каждом шаге — вот почему x² − 2 от x₀ = 1.5 точно даёт √2 ≈ 1.414214 всего за несколько итераций.

Часто задаваемые вопросы

Какова формула метода Ньютона?
Это итерация x_{k+1} = x_k − f(x_k)/f′(x_k). Геометрически каждый шаг следует за касательной в x_k до её встречи с осью x. Повторяясь от хорошего начального приближения, она быстро сходится к корню f(x) = 0.
Как вычисляется производная?
Численно, симметричной (центральной) разностью f′(x) ≈ (f(x+h) − f(x−h)) / (2h) с малым h, масштабированным к x. Это значит, что вы вводите только f(x) — не нужно вводить производную — и любая поддерживаемая функция работает.
Почему сходимости не произошло?
Метод Ньютона может не сработать, если начальное приближение плохое, если итерация попадает туда, где f′(x) ≈ 0 (плоская касательная), или если у функции нет вещественного корня поблизости. Попробуйте другое приближение ближе к ожидаемому корню или увеличьте максимальное число итераций.
Что управляют допуск и максимум итераций?
Допуск — это порог остановки: итерация завершается, когда размер шага или |f(x_k)| падает ниже него (по умолчанию 1e-10). Максимум итераций ограничивает цикл, чтобы он всегда завершался; по умолчанию 50 с ограничением до 200.

Больше инструментов