Pregunta
upstudy study bank question image url

Show that the equation \( x^{2}-3=\sin x \) has a root between \( \frac{\pi}{2} \) radian And \( \pi \) radian. By taking 2 as the first approximation, evaluate this root correct to 3 decimal places.

Ask by Cox Johnston. in Malaysia
Feb 04,2025

Solución de tutoría real

Respuesta verificada por el tutor

Responder

The equation \( x^{2} - 3 = \sin x \) has a root between \( \frac{\pi}{2} \) and \( \pi \). Using the Newton-Raphson method with an initial approximation of 2, the root is approximately 1.979 correct to three decimal places.

Solución

¡Inicia sesión para desbloquear respuestas gratis!

Una plataforma de aprendizaje en la que confían millones de estudiantes y profesores reales.

star-icon Descubrir

Revisado y aprobado por el equipo de tutoría de UpStudy

Mind Expander

To show that the equation \( x^{2}-3=\sin x \) has a root between \( \frac{\pi}{2} \) and \( \pi \), we can first evaluate the function \( f(x) = x^2 - 3 - \sin x \) at the endpoints of the interval. Calculating at \( x = \frac{\pi}{2} \): \[ f\left(\frac{\pi}{2}\right) = \left(\frac{\pi}{2}\right)^2 - 3 - \sin\left(\frac{\pi}{2}\right) = \frac{\pi^2}{4} - 3 - 1 \approx 2.47 - 4 \approx -1.53. \] Now, calculating at \( x = \pi \): \[ f(\pi) = \pi^2 - 3 - \sin(\pi) = \pi^2 - 3 \approx 9.87 - 3 = 6.87. \] Since \( f\left(\frac{\pi}{2}\right) < 0 \) and \( f(\pi) > 0 \), by the Intermediate Value Theorem, there is at least one root in the interval \( \left(\frac{\pi}{2}, \pi\right) \). Now, we can take \( x_0 = 2 \) as the first approximation, and use the Newton-Raphson method to improve this approximation. The derivative \( f'(x) = 2x - \cos x \). Calculating \( f(2) \) and \( f'(2) \): \[ f(2) = 2^2 - 3 - \sin(2) \approx 4 - 3 - 0.909 = 0.091. \] \[ f'(2) = 2(2) - \cos(2) \approx 4 - (-0.416) = 4.416. \] Using the Newton-Raphson formula: \[ x_1 = x_0 - \frac{f(x_0)}{f'(x_0)} = 2 - \frac{0.091}{4.416} \approx 2 - 0.0206 \approx 1.979. \] Next, apply the method again (using \( x_1 \)): \[ f(1.979) = (1.979)^2 - 3 - \sin(1.979) \approx 3.916 - 3 - 0.914 = 0.002. \] \[ f'(1.979) = 2(1.979) - \cos(1.979) \approx 3.958 + 0.373 = 4.331. \] \[ x_2 = 1.979 - \frac{0.002}{4.331} \approx 1.979 - 0.00046 \approx 1.9785. \] Continuing this process yields: After a couple of iterations, you can find that the root converges to approximately \( 1.978 \). To check for accuracy, ensure that your final result is correct to 3 decimal places, leading us to conclude that the root of \( x^2 - 3 = \sin x \) between \( \frac{\pi}{2} \) and \( \pi \) is approximately \( x \approx 1.978 \).

preguntas relacionadas

¡Prueba Premium ahora!
¡Prueba Premium y hazle a Thoth AI preguntas de matemáticas ilimitadas ahora!
Quizas mas tarde Hazte Premium
Estudiar puede ser una verdadera lucha
¿Por qué no estudiarlo en UpStudy?
Seleccione su plan a continuación
Prima

Puedes disfrutar

Empieza ahora
  • Explicaciones paso a paso
  • Tutores expertos en vivo 24/7
  • Número ilimitado de preguntas
  • Sin interrupciones
  • Acceso completo a Respuesta y Solución
  • Acceso completo al chat de PDF, al chat de UpStudy y al chat de navegación
Básico

Totalmente gratis pero limitado

  • Solución limitada
Bienvenido a ¡Estudia ahora!
Inicie sesión para continuar con el recorrido de Thoth AI Chat
Continuar con correo electrónico
O continuar con
Al hacer clic en "Iniciar sesión", acepta nuestros términos y condiciones. Términos de Uso & Política de privacidad