2020高中数学第4章函数应用函数与方程.2利用二分法求方程的近似解学案.pdf

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1、学必求其心得，业必贵于专精 -1-1.2 利用二分法求方程的近似解 学 习 目 标 核 心 素 养 1。根据具体函数的图像，借助计算器用二分法求相应方程的近似解（重点)2。学习利用二分法求方程近似解的过程和方法(难点）1.通过具体函数图像，借助计算器用二分法求相应方程的近似解，培养数学运算素养。2.通过学习利用二分法求方程近似解的过程和方法,提升直观想像、逻辑推理素养。利用二分法求方程的近似解 阅读教材P117P119整节课的内容，完成下列问题（1）二分法的概念 对于图像在区间a，b上连续不断且满足f（a)f（b)0 的函数yf(x)，每次取区间的中点,将区间一分为二，再经比较，按需要留下其中

2、一个小区间的方法称为二分法(2）用二分法求方程的近似解的过程 学必求其心得，业必贵于专精 -2-在图中：“初始区间”是一个两端函数值反号的区间；“M”的含义是：取新区间，一个端点是原区间的中点,另一端是原区间两端点中的一个,新区间两端点的函数值反号；“N”的含义是：方程解满足要求的精度；“P”的含义是:选取区间内的任意一个数作为方程的近似解 思考：用二分法求函数近似零点时，函数应满足哪些条件？提示(1)f（x)在区间a，b上的图像连续；（2)在区间a，b端点的函数值f(a）f(b）0.1下列函数图像与x轴均有交点，其中能用二分法求零点的是()学必求其心得，业必贵于专精 -3-C C 中函数的零

3、点是变号零点,故选 C.2在用二分法求函数f（x）的一个零点时,经计算，f(0.64)0，f（0.72）0，f（0。68）0，若精确度为 0.1，则函数f（x)的零点近似值可为（）A0。64 B0。65 C0.70 D0.73 C f（0.72）0，f(0。68)0，f（x）在（0。68,0.72）内至少有一个零点，又|0。720。680。1，故其零点的近似值可为0.70。3在下面给出的四个函数中，需要用二分法求其零点的是_ yx；y3x1；yln x；y错误!xx。可直接解出来，不需要用二分法去求,而无法直接解出来，故应填。4用“二分法”求 2xlog2x40 在区间（1，3)内的根如果取区

4、间的中点为x02，那么下一个有根的区间是_（1，2）令f（x)2xlog2x4，则f（1）20，学必求其心得，业必贵于专精 -4-由零点存在性定理知，f（x)在区间（1,2)内至少存在一个零点 所以，下一个有根的区间是（1，2）二分法概念的理解【例 1】下列图像与x轴均有交点，其中不能用二分法求函数零点的是（)A B C D 思路探究 零点附近连续 错误!A 按定义，f（x）在a,b上是连续的，且f(a）f（b）0,才能不断地把函数零点所在的区间一分为二,进而利用二分法求出函数的零点故结合各图像可得选项 B、C、D 满足条件，而选项 A不满足,在 A 中,图像经过零点x0时，函数值不变号，因此

5、不能用二分法求解故选 A。1准确理解“二分法的含义二分就是平均分成两部分二分法就是通过不断地将所选区间一分为二，逐步逼近零点的方法，找学必求其心得，业必贵于专精 -5-到零点附近足够小的区间，根据所要求的精度，用此区间的某个数值近似地表示真正的零点 2“二分法”与判定函数零点的定义密切相关，只有满足函数图像在零点附近连续且在该零点左右函数值异号才能应用“二分法”求函数零点 1(1)下列函数中,能用二分法求零点的为()A B C D（2）用二分法求函数f(x)在区间a，b内的零点时，需要的条件是（)f(x)在区间 a，b是连续不断的;f（a）f(b)0；f（a）f(b)0;f（a)f（b）0。A

6、 B C D（1)B(2）A(1)函数图像连续不断,函数零点附近的函数值异号，这样的函数零点才能使用二分法求解，观察四个函数图像，只有 B 选项符合 学必求其心得，业必贵于专精 -6-（2）由二分法的意义，知选 A。利用二分法求方程的近似解【例 2】求方程 lg x错误!x1 的近似解（精度为 0.1)解 如图所示，由函数ylg x与y错误!x1 的图像可知，方程 lg x错误!x1 有唯一实数解，且在区间0,1内 设f（x)lg x错误!x1，f(1)错误!0，用计算器计算，列表如下:取值区间 中点值 中点函数近似值 区间长度（0,1）0.5 0。008 1 1(0.5,1)0.75 0.2

7、80 5 0.5(0.5，0。75)0.625 0。147 5 0。25(0.5,0.625)0.562 5 0。073 0 0.125 由于区间(0。5,0.625)的长度为 0。1250.2，此时该区间中点 0.562 5 与真正零点的误差不超过 0.1，所以函数f（x）的零点近似值为 0。562 5，即方程 lg x错误!x1 的近似解为x0.562 5.学必求其心得，业必贵于专精 -7-用二分法求方程的近似解，首先要选好计算的初始区间，这个区间既要包含所求的根，又要使其长度尽量小，其次要依据给定的精度,及时检验所得区间端点的近似值是否达到要求达到给定的精度，以决定是停止计算还是继续计算

8、。2利用计算器，求方程lg x2x的近似解(精度为 0。1)解 作出ylg x，y2x的图像，可以发现，方程 lg x2x有唯一解,记为x0,并且解在区间1，2内 用二分法求解，列表如下：设f（x）lg xx2 中点值 中点(端点)函数值 取值区间 f（1)0,f（2）0(1，2）x1错误!1.5 f(1.5)0（1。5,2)x2错误!1。75 f（1.75)0（1。75，2）x3错误!1。875 f（1.875）0(1.75，1。875)学必求其心得，业必贵于专精 -8-x4错误!1.812 5 f(1。812 5)0（1.75,1.812 5)因为1.812 51.750。1，所以原方程的

9、近似解为 1。8 125。有解区间的选取与二分次数的确定 探究问题 1 利用二分法求方程 log2xx20 的近似解时，如何选取初始区间？提示：由 log2xx20，得 log2xx2。画出函数ylog2x与yx2 的图像 则两图像的交点的横坐标即为方程的解 根据交点的位置，可选取有解区间1，2 2对于探究 1 中的问题，若选取有解区间1,2,精度为 0。01，则二分的次数最少为多少次？提示：由错误!0.01，得 2n100。又 26100,故至少二分 7 次 学必求其心得，业必贵于专精 -9-【例 3】指出方程x3x10 的根所在的长度不超过 1 的大致区间 思路探究 可先画出方程所对应的函

10、数图像，观察其交点位置,确定有解区间 解 方程x3x10,即x3x1.令F(x）x3x1，f(x)x3,g（x)x1。在同一平面直角坐标系中，函数f(x)与g(x）的图像如下图，显然它们只有 1 个交点 两函数图像交点的横坐标就是方程的解 又F(1）10，F（2）50，所以方程x3x10 的根在区间（1，2)内 （变条件、变结论）对于本例的方程,若选取有解区间是1,2，精度为 0.001.试求需要二分的最少次数？解 设二分的次数为n，则 错误!0。001，学必求其心得，业必贵于专精 -10-2n1000,又 291000，2101000.且y2n是递增的 则最少二分的次数为 10.1在用二分法

11、求方程解的过程中，初始区间的选取,往往需要通过分析函数的性质和试验估计初始区间可以选的不同，不影响最终计算结果，只是取不同的初始区间，其计算有简繁之分 2为了更清楚地发现方程的近似解所在的区间，最好将各区间的端点，端点处的函数值以及区间长度列在一个表格中 1二分法就是通过不断地将所选区间一分为二，使区间的两个端点逐步逼近零点，直至找到零点附近足够小的区间，根据所要求的精度,用此区间的某个数值近似地表示真正的零点 2并非所有函数都可以用二分法求出其零点,只有满足：(1）函数图像在区间a,b上连续不断；（2）f(a）f(b)0。上述两条的函数，方可采用二分法求得零点的近似值.学必求其心得，业必贵于

12、专精 -11-1思考辨析(1)任何函数的零点都可以用二分法求得（）(2）用二分法求出的方程的根都是近似解（）(3）当方程的有解区间a，b的区间长度ba(精度）时,区间（a，b）内任意一个数都是满足精度的近似解（）答案(1)（2）（3）2 用二分法求函数f（x)3x7 的零点时，初始区间可选为()A(1，0）B（0，1)C（1，2)D（2，3)C f（1）317错误!7错误!0,f(0）307171760，f（1)31740，f(2）3279720，故函数f(x)的零点在区间（1，2)上，故初始区间可选为（1,2)3 若函数f(x)x3x22x2 的一个正数零点附近的函数值用二分法计算,其参考数

13、据如下：f(1）2 f(1.5）0。625 f(1。25）0.984 学必求其心得，业必贵于专精 -12-f(1.375）0。260 f（1.437 5）0。162 f(1.406 25)0。054 那么函数零点的一个近似解（精度为 0.1)为()A1.25 B1。375 C1。406 25 D1.5 C 根据题意知函数的零点在 1。406 25 至 1.437 5 之间，又1.437 51.406 250。031 250。1，故方程的一个近似解为1.406 25，故选 C.4 用二分法求 2xx4 在区间 1，2内的近似解（精度为 0。2）参考数据：x 1。125 1.25 1。375 1.5 1。625 1。75 1。875 2x 2.18 2.38 2.59 2。83 3.08 3.36 3。67 解 令f(x）2xx4，则f(1）2140，f（2）22240。区间 区间中点值xn f(xn)的值及符号（1，2）x11.5 f(x1）0.330(1，1。5）x21。25 f（x2)0。370（1。25，1。5）x31。375 f（x3)0。0310 学必求其心得，业必贵于专精 -13-1。3751。50.1250.2，2xx4 在1，2内的近似解可取为 1.375.