¿Cuáles son las desventajas del método de bisección?

A continuación tiene dos situaciones diferentes presentes para la misma función [matemáticas] f (x) = (x-1) (x-2) (x-3) [/ matemáticas]. En el método de bisección, debe especificar los puntos de horquillado iniciales (puntos verdes). Imagine que no sabía mucho acerca de la función pero pudo encontrar dos puntos [matemática] a, b [/ matemática] tal que [matemática] f (a) 0 [/ matemática].

En el primer ejemplo, el método de bisección converge a la solución [matemática] x = 1 [/ matemática] porque inicialmente [matemática] (a + b) / 2 <2 [/ matemática].

En el segundo ejemplo, el método de bisección converge a la solución [matemática] x = 3 [/ matemática] porque inicialmente [matemática] (a + b) / 2> 2 [/ matemática].

Sin embargo, en ambos casos no pudo encontrar una solución [matemática] x = 2 [/ matemática]. Es posible que tenga la suerte de encontrarlo en el primer intento, pero en general todos sus intentos convergerán en [matemáticas] x = 1 [/ matemáticas] o [matemáticas] x = 3 [/ matemáticas]. Como otros señalaron, la bisección no puede detectar múltiples raíces .

La principal desventaja es la convergencia lenta . Lo que debe hacer en cada paso es dividir la distancia entre [matemáticas] a [/ matemáticas] y [matemáticas] b [/ matemáticas] entre dos. La desigualdad siempre tiene

[matemáticas] | x_n-x_0 | \ leqslant \ frac {| ab |} {2 ^ n}, [/ matemáticas]

que muestran que la bisección tiene convergencia lineal, es decir

[matemáticas] | x_ {n + 1} -x_0 | \ leqslant \ frac {1} {2} | x_n – x_0 |. [/ math]

También puede estimar (desde arriba) el número requerido de pasos. Si desea que la precisión sea [math] \ epsilon = | x_n-x_0 | [/ math] puede escribir

[matemáticas] n \ leqslant \ log_2 \ left (\ frac {| ab |} {\ epsilon} \ right). [/ math]

La mayor desventaja es la lenta tasa de convergencia. Por lo general, la bisección se usa para obtener una estimación inicial de métodos mucho más rápidos, como newton raphson, que requieren una estimación inicial.
También existe la incapacidad de detectar múltiples raíces.

Las firmas de Wall Street usan el Método de Sente (interpretación lineal para obtener la siguiente aproximación). Funciona bien para funciones convexas o cóncavas. Típicamente, el método de secent toma seis pasos para converger. El método de bisección toma 25.

El método de bisección, aunque lento, es un método seguro. Nunca falla, en comparación con Newton-Raphson u otros métodos.

El método de bisección es muy fácil y simple. Pero es muy tedioso. Toma tantas iteraciones y no puede detectar múltiples raíces.