ニュートン法 - 接線をたどって方程式の解に近づく
方程式 の解を、接線をたどって近づける方法があります[1]。
いまの点で接線を引き、その直線が 軸と交わる位置を次の点にする。それだけの手順です。
から始めて、接線を引くたびに解へ寄っていきます。 回で小数第 位まで合う。
式の作り方
点 での接線を書きます[2]。
とおいて について解きます。それが次の点です。
曲線を接線で置きかえて解く、という発想です。近似式と同じ考え方が土台にあります[2]。
例:√2 を求める
とします。 なので、漸化式は次のようになります。
から始めます[1]。
正しい桁数が、毎回およそ倍になっています。 桁、 桁、 桁、 桁という増え方です。

棒の高さが、合っている桁数です。 回進むごとに倍になるので、数回で電卓の表示を超えます。
差を半分ずつ縮める方法と比べると、桁違いに速い。接線という 次近似を使っているのに、精度は 次で上がります。
うまくいかない場合
いつでも解に届くわけではありません[1]。
を から始めると、 と を交互に往復します[1]。
、 なので 。、 なので 。振り出しに戻る形です。
図をかいてから始める
出発点の選び方が結果を左右します。解のおおよその位置を、グラフか中間値の定理で押さえておく。
と の符号が違えば、そのあいだに解があります。その区間の中から出発点を選ぶと、外しにくい。
の符号が変わらない区間を選ぶのも有効です。増減が一方向なら、行き先が つに決まります。
にニュートン法を当てたときの漸化式はどれか。
極限として見る
の形なので、漸化式の極限として扱えます。行き先は を満たす値です[3]。
を解くと 。求めたかった値そのものが出ます。
平均値の定理で差を評価する方法も使えます。ただしニュートン法では、差が 乗で縮むという、もっと強い評価が成り立ちます。
ニュートン法で になると、どうなるか。
- 解が求まる
- 接線が横向きで、次の点が決まらない
- 収束が速くなる
接線の傾きが だと、 軸と交わりません。式のうえでも分母が になり、計算が続けられなくなります。
押さえるところ
電卓の平方根キーの中身も、これに近い計算です。接線という単純な道具で、これだけの精度が出ることが面白いところ。











f′(x)=2x なので xn−2xnxn2−5 です。通分して整理すると、xn と xn5 の平均になります。