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📐 Halley Method Root Finding 計算機

專業免費的 Halley Method Root Finding 計算機。純前端本機毫秒級計算、零資料上傳、極致隱私保護。提供詳細公式推導、實例示範與常見問答。

即時推算結果 (Computed Output)
0.7390851332151607 由哈雷法求得
專業公認計算模型,即時運算完畢
📜 計算歷史記錄 (試算軌跡)
尚無歷史記錄,每次點擊「計算」將在此留下試算軌跡...

什麼是哈雷法?

哈雷法(Halley's method)是一種用來求解 f(x) = 0 這類方程式的迭代數值方法。它可視為牛頓—拉夫森法(Newton-Raphson)的三階(立方收斂)親戚:牛頓法只用到函數本身與一階導數,哈雷法則額外引入二階導數,因此通常能在較少的迭代次數內達到相同的精度。這是一個通用的數學/數值分析工具,適用於任何情境;三角函數內的角度一律以弧度(radian)計算。

使用方式

先在 f(x) 欄位輸入要求根的函數,接著分別以 x 的運算式填入一階導數 f'(x) 與二階導數 f''(x)。支援的語法包括 +、-、*、/、次方符號 ^、括號,以及 sin、cos、tan、asin、acos、atan、sinh、cosh、tanh、exp、log/ln、log10、sqrt、abs 等函數,另有常數 pi 與 e。請挑選一個接近目標根的初始猜測值 x_0,設定最大迭代次數 n,並選擇要顯示的有效位數。

公式說明

每一步迭代計算

x_{n+1} = x_n - ((2 f(x_n) f^{\prime}(x_n)) ÷ (2 [f^{\prime}(x_n)]^2 - f(x_n) f^{\prime\prime}(x_n)))
分子是經過縮放的標準牛頓修正項,而分母中多出的 -f(x_n) f^{\prime\prime}(x_n) 一項則修正了 f 的曲率,藉此加速收斂。當 x 的變化量或殘差 f(x) 降到極小的容許誤差以下,或達到迭代上限時,迴圈便會停止。若分母變為零,方法將失效,此時請改用不同的 x_0。

實例演算

以 f(x) = x - \cos(x),f'(x) = 1 + \sin(x),f''(x) = \cos(x),從 x_0 = 1 開始:第一步得到

x_1 = 1 - ((2 × 0.4596977 × 1.8414710) ÷ (2 × 1.8414710^2 - 0.4596977 × 0.5403023)) = 1 - ((1.6930504) ÷ (6.5336550)) = 0.7408769
迭代很快便收斂到道蒂數(Dottie number)x = 0.7390851332151607,也就是 x = \cos(x) 的唯一解。

使用注意事項與精準校對原則(6 大核心守則)

📐 1. 嚴格對齊輸入量綱與單位

輸入各項數值時請務必確認量綱(例如小時、天數、金額、百分比),避免單位不匹配引發推算偏差。

🔒 2. 純前端本機毫秒級隱私保障

所有計算邏輯 100% 在您的終端瀏覽器內完成,資料絕不上傳伺服器,嚴格守護商業與個人隱私。

📊 3. 符合公認學術與產業計算模型

演算法嚴格遵循國際通用數學公式與標準計算模型,經多重情境交叉核對,數值嚴密精確。

📋 4. 一鍵複製與免登入 PDF 匯出

支援一鍵複製推算結果字串至剪貼簿,亦可直接點擊列印按鈕輸出純淨 PDF 工作報表。

🔄 5. 多情景敏感度動態對比

建議針對極端值與多組預期情景分別試算,觀察輸出數據的波動區間,輔助做出更穩健的決策。

🛡️ 6. 專業諮詢與日常參考免責聲明

本工具運算結果供日常排程、學業研習與事前參考之用,如涉及重大法規或投資決策請諮詢持證專家。

常見問題 (FAQ)

哈雷法和牛頓法有什麼不同?
牛頓法忽略曲率;哈雷法加入了二階導數項,將收斂從二階提升到三階(立方),通常每多算出一位正確數字所需的迭代次數更少。
為什麼必須輸入導數?
本計算器會直接採用你提供的導數。若導數有誤,收斂會變差甚至失敗。請仔細對 \(f(x)\) 微分,求出正確的 \(f'(x)\) 與 \(f''(x)\)。
如果無法收斂怎麼辦?
本方法會找出最接近 \(x_0\) 的根。起始點選得不好可能會發散,或收斂到另一個根;而分母趨近於零則會讓迭代完全中止。此時請更換 \(x_0\),或檢查你的導數運算式。