Regula Falsi

Das Regula-Falsi-Verfahren (lat. "Regel des falschen Ansatzes") ist eine Methode zum numerischen Berechnen von Nullstellen. Es kombiniert Methoden vom Sekantenverfahren und der Bisektion.

Das Verfahren (Primitivform)

Regula_falsi.png
Visualisierung der Regula falsi
Das Regula-falsi-Verfahren startet mit zwei Stellen (in der Nähe der Nullstelle) a0a_{0} und b0b_{0} deren Funktionsauswertungen f(a0)f (a_{0}) , f(b0)f (b_{0}) unterschiedliches Vorzeichen haben. In dem Intervall [a,b][a,b] sollte sich (für stetiges ff) also eine Nullstelle befinden. Nun verkleinert man in mehreren Iterationschritten das Intervall und bekommt so eine immer genauere Näherung für die Nullstelle.

Iterationsvorschrift

In Schritt k berechnet man
ck=ak1bk1ak1f(bk1)f(ak1)f(ak1)c_k =a_{k-1} - \dfrac{b_{k-1}-a_{k-1}}{f(b_{k-1})-f(a_{k-1})} f(a_{k-1})
Nun wählt man ak,bka_{k},\, b_{k} folgendermaßen:
  • ak=ck, bk=bk1a_k=c_k,\ b_k=b_{k-1} falls f(ak1)f(a_{k-1}) und f(ck)f(c_{k}) gleiches Vorzeichen haben
  • ak=ak1, bk=cka_k=a_{k-1},\ b_k=c_k falls f(bk1)f(b_{k-1}) und f(ck)f(c_{k}) gleiches Vorzeichen haben

Bemerkungen

  • Die Berechnung des ckc_{k} entspricht dem Anwenden des Sekantenverfahrens mit einer Iteration im (k1)(k-1)-ten Intervall. Im Gegensatz zum Sekantenverfahren befindet sich in diesem Intervall aber stets eine Nullstelle.
  • Geometrisch kann man ckc_k als die Nullstelle der Sekante durch (ak1,f(ak1))\left(a_{k-1}, f(a_{k-1})\right) und (bk1,f(bk1))\left(b_{k-1}, f(b_{k-1})\right) deuten.
  • ckc_k liegt natürlich immer im Intervall [ak1,bk1]\left[a_{k-1}, b_{k-1}\right].
 
 

Die Mathematik als Fachgebiet ist so ernst, daß man keine Gelegenheit versäumen sollte, dieses Fachgebiet unterhaltsamer zu gestalten.

Blaise Pascal

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