Das Newton-Verfahren
Der Wert unterscheidet sich nur im Vorzeichen vom Startwert
. Allgemein kann man deshalb schreiben:
Von gehen wir in der Abbildung wieder hoch zu dem Kurvenpunkt
, also zu dem Punkt
. Legt man in diesem Punkt die Tangente
an den Graphen und schneidet sie mit der x-Achse, stellt man fest, dass
die x-Achse wieder genau bei
schneidet. Der Schnittpunkt von
mit der x-Achse ergibt normalerweise den zweiten Näherungswert
der Gleichung
. Der Näherungswert
fällt hier aber genau mit dem Startwert
zusammen. Es gilt hier also:
Wenn man nun die nächste Tangente zeichnen will, stellt man fest, dass diese wiederum mit der Tangente
zusammenfällt, welche die x-Achse bei
schneidet. Die Tangente
schneidet normalerweise die x-Achse im dritten Näherungswert
, was hier allerdings mit
identisch ist:
Allgemein können wir wegen
schreiben:
So geht das nun ewig weiter. Alle weiteren Näherungswerte springen praktisch immer zwischen und
hin und her. Wir drehen uns somit im Kreis. Eine echte Annäherung an die tatsächliche Nullstelle x = 0 findet nicht statt. Das Newton-Verfahren versagt.
Hier noch einmal die Ergebnisse des Newton-Verfahrens zu in unserem konkreten Beispiel mit dem Startwert
übersichtlich zusammengefasst:
Startwert | ![]() |
1. Näherung | ![]() |
2. Näherung | ![]() |
3. Näherung | ![]() |
4. Näherung | ![]() |
5. Näherung | ![]() |
usw. |
Die Werte springen also immer zwischen den Zahlen +1 und -1 hin und her. Man sagt:Sie bilden eine alternierende Folge der Zahlen +1 und -1, allgemein und
. („Alternierend“ bedeutet dabei „vom Vorzeichen her abwechselnd“.)
Wir haben hier als konkretes Beispiel den Startwert verwendet. Mit jedem beliebigen anderen Startwert
würden wir auf das gleiche Problem stoßen. Das Newton-Verfahren liefert bei
immer Werte, die zwischen
und
hin und her springen, sich aber nie an die tatsächliche Nullstelle x = 0 annähern.
Den rechnerischen Nachweis dieser Tatsache können wir erst erbringen, wenn wir die Funktion ableiten können. Für
ist dies kein Problem, denn hier gilt
. Es gilt für
somit
. Für
gilt jedoch
. Um dies ableiten zu können, brauchen wir aber die sogenannte Kettenregel. Sie wird erst im Teil Weitere Ableitungsregeln erklärt. Deshalb verzichten wir momentan auf den rechnerischen Nachweis, dass das Newton-Verfahren bei
für beliebige reelle Startwerte
versagt, weil es die Folge alternierender Zahlen
und
liefert.