Was ist heron verfahren?

Das Heron-Verfahren, auch bekannt als Babylonisches Wurzelziehen, ist ein iteratives Verfahren zur numerischen Approximation der Quadratwurzel einer positiven reellen Zahl.

Grundidee:

Das Verfahren basiert auf der Idee, dass das arithmetische Mittel einer Schätzung der Quadratwurzel und der Zahl dividiert durch diese Schätzung eine bessere Schätzung der Quadratwurzel ergibt.

Der Algorithmus:

  1. Wähle einen Startwert <a href="https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Startwert" title="Startwert">x₀</a> > 0 (z.B. 1).
  2. Berechne iterativ: <a href="https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Iterationsformel" title="Iterationsformel">xₙ₊₁ = (xₙ + a/xₙ) / 2</a>, wobei 'a' die Zahl ist, deren Quadratwurzel berechnet werden soll.
  3. Wiederhole Schritt 2, bis die Differenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schätzungen <a href="https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Konvergenzkriterium" title="Konvergenzkriterium">xₙ₊₁ und xₙ</a> kleiner als eine vorgegebene Toleranz ist oder eine maximale Anzahl von Iterationen erreicht wurde.

Konvergenz:

Das Heron-Verfahren konvergiert <a href="https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Konvergenzgeschwindigkeit" title="Konvergenzgeschwindigkeit">quadratisch</a>, was bedeutet, dass die Anzahl der korrekten Ziffern sich etwa bei jeder Iteration verdoppelt. Dies macht es zu einem sehr effizienten Algorithmus.

Beispiel:

Um die Quadratwurzel von 9 zu berechnen:

  1. Startwert: x₀ = 1
  2. x₁ = (1 + 9/1) / 2 = 5
  3. x₂ = (5 + 9/5) / 2 = 3.4
  4. x₃ = (3.4 + 9/3.4) / 2 = 3.0235
  5. ... und so weiter, bis die gewünschte Genauigkeit erreicht ist.

Anwendung:

Das Heron-Verfahren wird in vielen Bereichen verwendet, darunter:

  • <a href="https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Computerprogrammierung" title="Computerprogrammierung">Computerprogrammierung</a> zur Berechnung von Quadratwurzeln
  • <a href="https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Wissenschaftliche%20Berechnungen" title="Wissenschaftliche Berechnungen">Wissenschaftliche Berechnungen</a>
  • <a href="https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Ingenieurwesen" title="Ingenieurwesen">Ingenieurwesen</a>

Vorteile:

  • Schnelle Konvergenz
  • Einfach zu implementieren

Nachteile:

  • Benötigt eine Division pro Iteration (was in einigen Fällen rechenintensiv sein kann)
  • Kann bei schlechter Wahl des Startwertes langsamer konvergieren.