関数 $f(x)$ が $0 \le x \le 1$ で定義されており、$f(0) < 0$, $f(1) > 0$ である。$f(x) = 0$ を満たす $x$ の近似値を求めるアルゴリズムが与えられている。図中の条件Aを、 $f(x)$ が連続であることを前提に決定し、アルゴリズムを完成させる。

解析学関数連続性数値計算二分法アルゴリズム近似解
2025/6/23

1. 問題の内容

関数 f(x)f(x)0x10 \le x \le 1 で定義されており、f(0)<0f(0) < 0, f(1)>0f(1) > 0 である。f(x)=0f(x) = 0 を満たす xx の近似値を求めるアルゴリズムが与えられている。図中の条件Aを、 f(x)f(x) が連続であることを前提に決定し、アルゴリズムを完成させる。

2. 解き方の手順

アルゴリズムのフローチャートを解釈し、二分法で f(x)=0f(x) = 0 の解を求める処理を理解する。
* 初期値として、S=0S = 0T=1T = 1ERR=106ERR = 10^{-6} が設定されている。
* X=(S+T)/2X = (S + T) / 2XX の値を計算する。
* f(X)>ERR|f(X)| > ERR であれば、f(X)f(X)00 に十分に近づいていないと判断し、以下の処理を行う。
* 条件Aでは、f(X)f(X) の符号に基づいて SS または TT を更新する。f(X)<0f(X) < 0 ならば解は XX より大きい範囲に存在するので、S=XS = X とする。f(X)>0f(X) > 0 ならば解は XX より小さい範囲に存在するので、T=XT = X とする。
* f(X)ERR|f(X)| \le ERR であれば、XX を近似解として出力する。
したがって、条件Aは、f(X)f(X) の符号によって処理を分岐する必要がある。
* AがYESの場合:S=XS = Xなので、f(X)<0f(X) < 0のとき。
* AがNOの場合:T=XT = Xなので、f(X)>0f(X) > 0のとき。
従ってAは、f(X)<0f(X) < 0かどうかを判定する条件となる。

3. 最終的な答え

条件A: f(X)<0f(X) < 0

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