用二分法求方程的近似解人教必修一.pptx

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1、知识探究（一）:二分法的概念 思考思考:从某水库闸房到防洪指挥部的某从某水库闸房到防洪指挥部的某一处电话线路发生了故障。这是一条一处电话线路发生了故障。这是一条10km10km长的线路，如何迅速查出故障所长的线路，如何迅速查出故障所在？在？第1页/共26页如图如图,设闸门和指挥部的所在处为点设闸门和指挥部的所在处为点A,B,A,B,BAC6.6.这样每查一次这样每查一次,就可以把待查的线路长度缩减一半就可以把待查的线路长度缩减一半 1.1.首先从中点首先从中点C C查查2.2.用随身带的话机向两端测试时用随身带的话机向两端测试时,发现发现ACAC段正常段正常,断定断定 故障在故障在BCBC段段

2、3.3.再到再到BCBC段中点段中点D D4.4.这次发现这次发现BDBD段正常段正常,可见故障在可见故障在CDCD段段5.5.再到再到CDCD中点中点E E来看来看DE第2页/共26页二、方法探究(1)不解方程,如何求方程 的一个正的近似解.(精确到0.1)第3页/共26页例1.不解方程，求方程X2-2X-1=0的一个正近似解 xy1203y=x2-2x-1-1分析：分析：设 先画出函数图象的简图，如何进一步有效缩小根所在的区间？232.522.52.25第一步：得到初始区间（第一步：得到初始区间（2 2，3 3）第二步：取第二步：取2 2与与3 3的平均数的平均数2.52.5 第三步：再取

3、第三步：再取2 2与与2.52.5的平均数的平均数2.252.25 如此继续取下去：如此继续取下去：若要求结果精确到0.1，则何时停止操作？第4页/共26页2 3-+f(2)0 2x132 2.5 3-+f(2)0 2x12.52 2.25 2.5 3-+f(2.25)0 2.25x12.52 2.375 2.5 3-+f(2.375)0 2.375x12.52 2.375 2.4375 3-+f(2.375)0 2.375x12.4375 2.3752.375与与2.43752.4375精确到精确到0.10.1的近似值都为的近似值都为2.4,2.4,此方程的近似解为此方程的近似解为 若要求结

4、果精确到0.01，则何时停止操作？4.21 x二、方法探究第5页/共26页函数f(x)=lnx+2x-6在区间（2，3）内有零点如何找出这个零点？第6页/共26页请看下面的表格：区间区间端点的符号端点的符号中点的值中点的值中点函数值中点函数值 的符号的符号（2，3）f(2)02.5f(2.5)0(2.5,3)f(2.5)02.75f(2.75)0(2.5,2.75)f(2.5)02.625f(2.625)0(2.5,2.625)f(2.5)02.5625 f(2.5625)0(2.5,2.5625)f(2.5)02.53125 f(2.53125)0第7页/共26页(2.53125,2.562

5、5)f(2.53125)02.546875f(2.546875)0(2.53125,2.546875)f(2.53125)02.5390625f(2.5390625)0(2.53125,2.5390625)f(2.53125)02.5351562 5f(2.53515625)0表续第8页/共26页二、方法探究(2)能否简述上述求方程近似解的过程能否简述上述求方程近似解的过程?将方程的有根区间对分,然后再选择比原区间缩小一半的有根区间，如此继续下去，直到满足精度要求的根为止。(3)二分法（二分法（bisection method）：）：像上面这种求方程近似解的方法称为二分法，它是求一元方程近似解

6、的常用方法。运用二分法的前提是要先判断某根所在的区间。第9页/共26页 对于在区间a,b上连续不断且 f(a).f(b)0的函数y=f(x)，通过不断的把函数f(x)的零点所在的区间一分为二，使区间的两个端点逐步逼近零点，进而得到零点近似值的方法叫做二分法（bisection)第10页/共26页用二分法求函数f(x)零点近似值的步骤如下：1、确定区间a,b，验证f(a).f(b)0,给定精确度 ；2、求区间（a,b）的中点x1，3、计算f(x1)若f(x1)=0，则x1就是函数的零点；若f(a).f(x1)0，则此时零点x0(a,x1)若f(x1).f(b)0，则此时零点x0(x1,b)4、判

7、断是否达到精确度 ，即若|a-b|a-b|则得到零点近似值a(或b),否则重复24第11页/共26页三、自行探究利用计算器，求方程利用计算器，求方程 的近似解的近似解(精确到精确到0.1)解解:(法一法一)画出画出 的图象，的图象，观察图象得，方程观察图象得，方程 有惟有惟一解，记为一解，记为 ，且这个解在区间，且这个解在区间(1,2)内。内。第12页/共26页三、自行探究 区间端点函数值区间端点函数值 符号符号 根所在区间根所在区间中点值中点值 中点函数值中点函数值 符号符号 (1,2)f(1)01.5f(1.5)0(1,1.5)f(1)01.25f(1.25)0 (1.25,1.5)f(1

8、.25)01.375f(1.375)0(1.375,1.5)f(1.375)01.4375f(1.4375)0(1.375,1.4375)f(1.375)0 因为因为1.375,1.4375精确到精确到0.1的近似值都为的近似值都为1.4，所以原，所以原方程的近似解为方程的近似解为x1 1.4第13页/共26页三、自行探究 (法二）画出法二）画出g(x)=2x及h(x)=4-x的图象，观察的图象，观察图象得，方程图象得，方程2x+x=4有惟一解，记为有惟一解，记为x1，且这个解在区间且这个解在区间(1,2)内。内。第14页/共26页例2 借助计算器或计算机用二分法求方程2x+3x=7的近似解（

9、精确度0.1）解：原方程即2x+3x=7，令f(x)=2x+3x-7，用计算器作出函数f(x)=2x+3x-7的对应值表和图象如下：x0123456 7 8f(x)-6-2310 21 4075142 273函数未命名.gsp图象第15页/共26页 因为f(1)f(2)0所以 f(x)=2x+3x-7在（1，2）内有零点x0,取（1，2）的中点x1=1.5，f(1.5)=0.33，因为f(1)f(1.5)0所以x0（1，1.5）取（1，1.5）的中点x2=1.25,f(1.25)=-0.87，因为f(1.25)f(1.5)0，所以x0（1.25，1.5）同理可得，x0（1.375，1.5），x

10、0 （1.375，1.4375），由于|1.375-1.4375|=0.0625 0.1所以，原方程的近似解可取为1.4375第16页/共26页思考：对下列图象中的函数，能否用二分法求函数零点的近似值？为什么？xyoxyo不行,因为不满足 f(a)*f(b)0第17页/共26页四、归纳总结 用二分法求方程用二分法求方程f(x)=0（或（或g(x)=h(x)）近似解基本步骤：）近似解基本步骤：1、寻找解所在区间、寻找解所在区间 （1）图象法 先画出y=f(x)图象，观察图象与x轴交点横坐标所处的范围；或画出y=g(x)和y=h(x)的图象，观察两图象的交点横坐标所处的范围。把方程均转换为f(x)

11、=0 的形式，再利用函数y=f(x)的有关性质（如单调性），来判断解所在的区间。第18页/共26页四、归纳总结若若x(a,b),),不妨设f(a)0,)0)03 3、根据精确度得出近似解、根据精确度得出近似解 当x(m,n),),且m,n根据精确度得到的近似值均为同一个值p时，则x p，即求得了近似解。2、不断二分解所在的区间、不断二分解所在的区间(3)(3)若f()=0,)=0,则x=(2)若f()0,)0,)0,则x(,b)(1)(1)若f()0,)0,由f(a)0,)0,f(0)0(-1，0)-0.5f(-0.5)0,f(-0.5)0f(-0.75)0,f(-0.5)0(-0.75,-0

12、.5)-0.625f(-0.625)0,f(-0.625)0(-0.75,-0.625)-0.6875f(-0.6875)0,f(-0.6875)0f(-0.71875)0,f(-0.6875)0(-0.71875,-0.6875)第21页/共26页课堂小结算法：如果一种计算方法对某一类问题（不是个别问题）都有效，计算可以一步一步地进行，每一步都能得到惟一的结果，我们常把这类问题的求解过程叫做解决这类问题的一种算法。算法特点：算法是刻板的、机械的，有时要进行大量的重复计算，但它的优点是一种通法，只要按部就班地去做，总会算出结果。更大的优点是它可以让计算机来实现。第22页/共26页谢谢大家，谢谢大家，再见！再见！第23页/共26页借助计算器或计算机，用二分法求方程0.8x-1=lnx在区间（0，1）内的近似解（精确度0.1）第24页/共26页1.二分法的定义；2.用二分法求函数零点近似值的步骤。3.作业：p100 第2题第25页/共26页感谢您的观看！第26页/共26页