4.5 linearization and newton’s method newtons... · 4.5 linearization and newton’s method. ......

14
4.5 Newtons method complete.notebook September 07, 2018 Locally Linear derivative – tangent line – useful representations of a curve. If we keep really close to the point of tangency, we say differentiable curves are locally linear. 4.5 Linearization and Newton’s Method

Upload: hathu

Post on 29-May-2019

231 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

4.5 Newtons method complete.notebook September 07, 2018

Locally Linearderivative – tangent line – useful 

representations of a curve. If we keep really close to the point of tangency, we say differentiable curves are locally linear. 

4.5 Linearization and Newton’s Method

4.5 Newtons method complete.notebook September 07, 2018

LinearizationIf f is differentiable at x=a, then the equation of the tangent line,

L(x)=f(a)+f’(a)(x­a)

Defines the linearization of f at a. The approximation f(x)≈L(x) is the standard linear approximation of f at a. The point x=a is the center of the approximation.

4.5 Newtons method complete.notebook September 07, 2018

Finding a Linearization Ex.1  Find the linearization of f(x)=sinx at x=π/3, and use it to approximate sin(1.25) without a calculator. 

Then use a calculator to determine the accuracy of  the approximation.

4.5 Newtons method complete.notebook September 07, 2018

Approximating Roots Ex. 2 Use linearizations to approximate√26 and  ∛26

4.5 Newtons method complete.notebook September 07, 2018

Approximating Binomial Powers General linearization or binomials

(1+x)k≈1+kx

This is for very small values of x.

Ex. 3  Using the formula above, find a linear approximation for ∛(1­x)

Try  Using the formula above, find a linear approximation for  √(1+5x 4)

4.5 Newtons method complete.notebook September 07, 2018

Newton’s MethodNewton’s Method is a numerical technique for approximating a zero of a function using linearizations.

4.5 Newtons method complete.notebook September 07, 2018

Procedure for Newton’s Method

• Guess a first approximation to the solution of the equation f(x)=0. Draw a sketch to help get you started.• Use the first approx to get the second, use the 2nd to get the 3rd• Use Newton’s formula: 

4.5 Newtons method complete.notebook September 07, 2018

 Ex. 4 Use Newton’s method to solve

x3 + 7x + 3=0

A word of caution – if your initial guess is way off, you may end up with the wrong root, or indeed no root at all :(

4.5 Newtons method complete.notebook September 07, 2018

Differentials – how small changes in x affect the overall function.

Let y=f(x) be a differentiable function. The differential dx is an independent variable. The differential dy is dy=f’(x)dx.

4.5 Newtons method complete.notebook September 07, 2018

Ex. 5 

Find the differential dy and evaluate dy for the given value of x and dx when x­2y=3xy, x=4 and dx=0.03.

TRY Repeat the above for  y=x3+29x, x=2 and   dx=0.02.

4.5 Newtons method complete.notebook September 07, 2018

Finding Differentials of FunctionsEx. 6

Estimating ChangeEx. 7 The length of a side of a cube increases from 5in to 5.01in. Use dV to estimate the change in the cube’s volume. Compare this estimate with the true change.

4.5 Newtons method complete.notebook September 07, 2018

Absolute, relative and %age ChangeAs we move away from a point a to a nearby point a+dx, the function can be described in three ways.

True Estimated

Absolute

Relative

Percentage

Change

Δf=f(a+dx)­f(a) df=f ' (a)dx

4.5 Newtons method complete.notebook September 07, 2018

Ex. 8  

Inflating a bicycle tire changes its radius from 12” to 13”. Use differentials to estimate the absolute, relative and percentage change in the perimeter of the tire. 

4.5 Newtons method complete.notebook September 07, 2018

Ex. 9 About how accurately must you measure the radius of a sphere to calculate the surface area S=4πr2 within 1% of its true value?

Ex. 10 

Using the formula V=kr4 (which is used to determine volume of fluid flow through tubes) determine how a 10% increase in r affects V.