示范教案( 用二分法求方程的近似解)
用二分法求方程的近似解 优秀教案
用二分法求方程的近似解一、教学内容分析本节选自《普通高中课程标准实验教科书·数学必修一》人教A版第三单元第一节第二课,主要是分析函数与方程的关系。
教材分三步来进行:第一步,从学生认为较简单的一元二次方程与相应的二次函数入手,由具体到一般,建立一元二次方程的根与相应函数的零点的联系。
然后推广为一般方程与相应函数的情形;第二步,在用二分法求方程近似解的过程中,通过函数图像和性质来研究方程的解,体现方程和函数的关系;第三步,在函数模型的应用过程中,通过函数模型以及模型的求解,更全面的体现函数与方程的关系,逐步建立起函数与方程的联系。
本节课是这一小节的第二节课,即用二分法求方程的近似解。
它以上节课的“连续函数的零点存在定理”为确定方程解所在区间为依据,从求方程近似解这个侧面来体现“方程与函数的关系”;而且在“用二分法求函数零点的步骤”中渗透了算法的思想,为学生后续学习算法的内容埋下伏笔;充分体现新课程“渗透算学方法,关注数学文化以及重视信息技术应用”的理念。
求方程近似解其中隐含“逼进”的数学思想,并且运用“二分法”来逼近目标是一种普通而有效的方法,其关键是逼近的依据。
二、学生学习情况分析同学们有了第一节课的基础,对函数的零点具备基本的认识;而二分法来自生活,是由生活中抽象而来的,只要我们选材得当,能够激发学生的学习兴趣,达到渗透数学思想关注数学文化的目的,学生也能够很容易理解这种方法。
其中运用“二分法”进行区间缩小的依据、总结出“运用二分法求方程的近似解”的步骤、将“二分法”运用到生活实际,是需要学生“跳跳”才能摘到的“桃子”。
三、设计理念本节课倡导积极主动、勇于探索的学习方式,应用从生活实际——理论——实际应用的过程,应用数形结合、图表、信息技术,采用教师引导——学生探索相结合的教学方法,注重提高学生数学的提出问题、分析问题和解决问题的能力,让学生经历直观感知、观察发现、抽象与概括、符号表示、运算求解、数据处理、反思与建构等思维过程。
高一数学二分法教案
高一数学二分法教案【篇一:《二分法》教案】3.1.2用二分法求方程的近似解【教学设计】1、教材分析本节课注重从学生已有的基础(基本初等函数图像、零值定理)出发,从具体到一般,揭示方程的根与对应函数零点之间的关系。
在此基础上,再介绍求函数零点的近似值的“二分法”,并在总结“用二分法求函数零点的步骤”中渗透算法的思想,为学生后续学习算法内容埋下伏笔.教科书不仅希望学生在数学知识与运用信息技术的能力上有所收获,而且希望学生感受到数学文化的熏陶,所以在“阅读与思考”中,介绍古今中外数学家在方程求解中所取得的成就,特别是我国古代数学家对数学发展与人类文明的贡献.2、目标分析学生已学习过的函数包括:一次函数、二次函数、指数函数、对数函数、幂函数,同时已掌握了求函数零点准确值的一些方法,对函数与方程的关系有了一定的认识。
用二分法求函数零点的近似解是利用了函数图像的连续性,不断逼近函数零点从而求得对应方程近似解的一种计算方法,因此通过学习二分法可以进一步培养学生有意识地运用函数图像及其性质去分析并解决问题的能力。
在求解的过程中,由于数值计算较为复杂,因此对获得给定精确度的近似解增加了困难,所以希望学生具备恰当地使用信息技术工具解决这一问题的能力.这就要求学生能熟练地运用计算器演算。
由此得出本节课的教学目标为:知识与技能通过具体实例理解二分法的概念及其适用条件,了解二分法是求方程近似解的常用方法,从中体会函数与方程之间的联系及其在实际问题中的应用.过程与方法能借助计算器用二分法求方程的近似解,并了解这一数学思想,为学习算法做准备.情感态度价值观体会数学逼近过程,感受精确与近似的相对统一.培养学生探究问题的能力、严谨的科学态度和创新能力。
3、重难点分析重点通过用二分法求方程的近似解,体会函数的零点与方程的根之间的联系,初步形成用函数观点处理问题的意识.难点恰当地使用信息技术工具,利用二分法求给定精确度的方程的近似解. 4、教法分析本节课突出方法的讲授与思维的训练,遵循“实例导入→揭示课题→实践探究→总结提炼→回归定义→视野拓展→学生感悟”的教学环节,由特殊到一般,由具体到抽象,循序渐进训练学生思维,给学生更多独立思考的空间。
用二分法求方程的近似解经典讲课大赛获奖教案设计
新授课§3.1.2 用二分法求方程的近似解1.知识与技能(1)二分法求解方程的近似解的思想方法,会用二分法求解具体方程的近似解;(2)体会程序化解决问题的思想,为算法的学习作准备。
2.过程与方法(1)让学生在求解方程近似解的实例中感知二分法思想;(2)让学生归纳整理本节所学的知识。
3.情感、态度与价值观①体会二分法的程序化解决问题的思想,认识二分法的价值所在,使学生更加热爱数学;②培养学生认真、耐心、严谨的数学品质。
教学重点:二分法基本思想的理解;用二分法求解函数f(x)的零点近似值的步骤。
教学难点:精确度概念的理解,求方程近似解的一般步骤地概括和理解。
一体化设计:由方程求解问题引入二分法——二分法及步骤——例题——练习——小结教学过程:(一)、创设情景,揭示课题提出问题:一元二次方程可以用公式求根,但是没有公式可以用来求解方程㏑x+2x-6=0的根;通过前面一节课的学习,函数f(x)=㏑x+2x-6在区间(2,3)内有零点;进一步的问题是,如何找到这个零点呢?(精确为0.01)(二)、研探新知一个直观的想法是:如果能够将零点所在的范围尽量的缩小,那么在一定的精确度的要求下,我们可以得到零点的近似值;为了方便,我们通过“取中点”的方法逐步缩小零点所在的范围。
取区间(2,3)的中点 2.5,用计算器算得f(2.5)≈-0.084,因为f(2.5)*f(3)<0,所以零点在区间(2.5,3)内;再取区间(2.5,3)的中点 2.75,用计算器算得f(2.75)≈0.512,因为f(2.75)*f(2.5)<0,所以零点在(2.5,2.75)内;这样在有限次重复相同的步骤后,在一定的精确度下,将所得到的零点所在区间上任意的一点作为零点的近似值,特别地可以将区间的端点作为零点的近似值。
例如,当精确度为0.01时,由于∣2.5390625-2.53125∣=0.0078125<0.01,(见课本89页中的表)所以我们可以将x=2.53125作为函数f(x)=㏑x +2x -6零点的近似值,也就是方程㏑x +2x -6=0的近似值。
312用二分法求方程的近似解教案及教案说明(第四届全国高中数学青年教师观摩与评比活动--山东杨明)
课题:§3.1.2用二分法求方程的近似解临沂市郯城县美澳学校杨明一、教材背景分析本节内容位于数学必修1第三章第一节“函数与方程”,共分三个课时。
第一课时学习了“方程的根与函数零点的关系”,第二课时学习了“函数零点的存在性”,学生通过前面两节的学习,对方程的根的存在性以及函数零点和方程的根的关系有了一定的认识。
掌握了基本初等函数的图像和性质并具有了一定的数形结合的思想,这为理解函数零点附近的函数值符号提供了直观认识,在此基础上介绍用二分法求函数零点近似值,也就水到渠成。
本节是第三课时,二分法是求方程近似解的常用方法,它体现了函数的思想以及函数与方程的联系。
为高中数学中函数与方程思想、数形结合思想、二分法的算法思想打下了基础,为数学3中算法内容的学习做了铺垫。
二分法体现了数学的逼近思想,对学生以后学习圆周的计算,球的面积体积公式的由来等微积分的知识起了奠基的作用。
因此决定了它的重要地位。
二、教学目标:知识与技能――体会二分法的思想,掌握二分法求方程近似解的一般步骤;会用二分法求方程的近似解,并能用计算机辅助求解;会用二分法思想解决其他的实际问题。
过程与方法――通过对二分法原理的探索,引导学生用联系的观点理解函数与方程,形成用函数的观点处理问题的意识;2.通过求具体方程近似解介绍二分法并总结其步骤,体现了从具体到一般的认知过程;利用逼近求解,渗透从有限到无限的数学思想。
情感与态度――通过创设情境调动学生参与课堂的热情,激发学生学习数学的情感;在二分法步骤的探索、发现过程中,获得成功的体验,锻炼了克服困难的意志,建立学习数学的自信心。
三、教学重难点:重点――通过用二分法求方程的近似解,体会函数的零点与方程根之间的联系,初步形成用函数观点处理问题的意识.难点――恰当地使用信息技术工具,利用二分法求给定精确度的方程的近似解.四、教学方法:问题导学、数学探究:通过问题引导学生自主探究二分法的原理与步骤,以师生互动为主的教学方法。
公开课优秀教学设计用二分法求方程的近似解
用二分法求方程的近似解一、教学内容分析本节选自《普通高中课程标准实验教科书·数学1》人教A版第三单元第一节第二课,主要是分析函数与方程的关系。
教材分三步来进行:第一步,从学生认为较简单的一元二次方程与相应的二次函数入手,由具体到一般,建立一元二次方程的根与相应函数的零点的联系。
然后推广为一般方程与相应函数的情形;第二步,在用二分法求方程近似解的过程中,通过函数图像和性质来研究方程的解,体现方程和函数的关系;第三步,在函数模型的应用过程中,通过函数模型以及模型的求解,更全面的体现函数与方程的关系,逐步建立起函数与方程的联系。
本节课是这一小节的第二节课,即用二分法求方程的近似解。
它以上节课的“连续函数的零点存在定理”为确定方程解所在区间为依据,从求方程近似解这个侧面来体现“方程与函数的关系”;而且在“用二分法求函数零点的步骤”中渗透了算法的思想,为学生后续学习算法的内容埋下伏笔;充分体现新课程“渗透算学方法,关注数学文化以及重视信息技术应用”的理念。
求方程近似解其中隐含“逼进”的数学思想,并且运用“二分法”来逼近目标是一种普通而有效的方法,其关键是逼近的依据。
二、学生学习情况分析同学们有了第一节课的基础,对函数的零点具备基本的认识;而二分法来自生活,是由生活中抽象而来的,只要我们选材得当,能够激发学生的学习兴趣,达到渗透数学思想关注数学文化的目的,学生也能够很容易理解这种方法。
其中运用“二分法”进行区间缩小的依据、总结出“运用二分法求方程的近似解”的步骤、将“二分法”运用到生活实际,是需要学生“跳跳”才能摘到的“桃子”。
三、设计理念本节课倡导积极主动、勇于探索的学习方式,应用从生活实际——理论——实际应用的过程,应用数形结合、图表、信息技术,采用教师引导——学生探索相结合的教学方法,注重提高学生数学的提出问题、分析问题和解决问题的能力,让学生经历直观感知、观察发现、抽象与概括、符号表示、运算求解、数据处理、反思与建构等思维过程。
《用二分法求方程的近似解》教学设计
《用二分法求方程的近似解》教学设计1. 引言1.1 背景介绍二分法是一种常用的数值计算方法,广泛应用于计算机科学、数学和工程领域。
它通常用于寻找数值解的逼近值,特别是在无法准确求解的情况下。
二分法的基本原理是将求解区间逐步缩小,直到满足精度要求为止。
在实际应用中,我们常常需要解决一些复杂的方程,例如非线性方程、传统解法求解困难的方程等。
这时候,二分法就成为了一种简单而有效的求解方法。
通过不断缩小求解区间,逐步逼近方程的解,我们可以快速得到一个近似解。
在本次教学设计中,我们将重点介绍二分法的原理、算法步骤和示例演示,帮助学生更好地理解和掌握这一数值计算方法。
通过本次教学,我们旨在引导学生掌握二分法的基本思想和应用技巧,提高他们的数值计算能力,为进一步学习和研究相关领域打下坚实的基础。
1.2 问题提出问题提出:在数学中,求解方程是一个常见的问题。
特别是对于非线性方程,往往无法用代数方法得到精确解析解。
我们需要借助数值计算方法来求得近似解。
二分法是一种简单且常用的数值计算方法,可以用来求解单调函数的根。
在实际应用中,我们经常遇到需要求解方程的情况,比如物理问题中的牛顿定律、化学问题中的化学反应速率等等。
掌握二分法求方程的近似解有着重要的意义。
本教学设计将重点介绍二分法的原理及应用,帮助学生掌握这一实用的数值计算方法。
1.3 目的本教学设计的目的是帮助学生了解和掌握二分法求解方程的基本原理和方法,通过实际的示例演示和练习,培养学生解决实际问题的能力和思维。
通过本教学设计,学生将能够掌握二分法的具体步骤,理解其优缺点,掌握其应用范围,并能将所学知识运用到实际生活和工作中。
通过本教学设计的学习,学生将不仅能够提高数学解题的能力,还能培养逻辑思维和分析问题的能力,为将来深入学习数学和相关领域打下扎实的基础。
本教学设计也旨在培养学生的团队合作和沟通能力,鼓励学生通过合作学习和讨论来促进自身的学习效果。
通过本教学设计,学生将不仅能够学会求解方程的方法,还能够培养自主学习和解决问题的能力,为未来的学习和工作打下坚实的基础。
§..用二分法求方程的近似解教案人教版
科目
授课时间节次
--年—月—日(星期——)第—节
指导教师
授课班级、授课课时
授课题目
(包括教材及章节名称)
§..用二分法求方程的近似解教案人教版
教材分析
本节课的教学内容是“用二分法求方程的近似解”。该内容是高中数学人教版必修四第四章“不等式”中的一个重要知识点。在此之前,学生已经学习了函数、方程和不等式的基础知识,通过这些知识的学习,学生已经掌握了函数的性质、解方程的方法等。
-反馈作业情况:及时批改作业,给予学生反馈和指导。
学生活动:
-完成作业:认真完成老师布置的课后作业,巩固学习效果。
-拓展学习:利用老师提供的拓展资源,进行进一步的学习和思考。
-反思总结:对自己的学习过程和成果进行反思和总结,提出改进建议。
教学方法/手段/资源:
-自主学习法:引导学生自主完成作业和拓展学习。
- "The history and applications of the bisection method":这篇文章详细介绍了二分法的历史背景及其在各个领域的应用,有助于学生更好地理解二分法的地位和作用。
在线资源:
- GeoGebra:这是一个免费的数学软件,学生可以通过它来绘制函数图像,实践二分法求解方程的近似解。
d.案例研究环节:提供几个不同类型的方程,让学生运用二分法进行求解,并分析解题过程中的关键步骤。
e.项目导向学习环节:让学生分组选择一个方程,运用二分法编写程序求解,并展示解题过程和结果。
3.确定教学媒体和资源的使用:为了支持教学活动和提高学生的学习效果,将使用以下教学媒体和资源:
a. PPT:制作精美的PPT,用于展示二分法的原理、步骤和实例,提供直观的学习材料。
3.1.2用二分法求方程的近似解(教学设计)
3.1.2用二分法求方程的近似解地点:高一(20)班时间:11月6日上午第二节课一、教材分析本节内容是数学必修一第三章第一节《函数与方程》的第二小节,二分法是求方程近似解的常用方法,它体现了函数的思想以及函数与方程的联系,为高中数学中函数与方程思想、数形结合思想、二分法的算法思想打下了基础,为数学3中算法的内容的学习做了铺垫。
二分法体现了数学的逼近思想,对学生以后学习圆周的计算、球的表面积体积公式的由来等微积分的知识起了奠基作用。
二、教学目标1.理解二分法的概念,掌握运用二分法求简单方程近似解的一种方法;利用信息技术辅助教学,让学生用计算器验证求方程近似值的过程;2.体会二分法的思想与方法,使学生意识到二分法是求方程近似解的一种方法;让学生了解近似逼近思想,培养学生探究问题的能力、创新的能力;3.体验并理解函数与方程相互转化的数学思想方法;感受通过迂回的方法使问题得到解决。
三、教学重点:二分法的原理及其探究过程;用二分法求方程的近似解。
四、教学难点:对二分法原理的探究,对精确度、近似值的理解。
五、教学方法:探究式教学法六、教学过程(一)情境导入问题:11月份,我会选择一天的晚自习让同学们进行必修一的综合测试,那么大家猜一猜我会选在哪一天?猜测之前给大家3个游戏规则:①这天不在1号,不在30号;②如果大家猜测的日期在考试之前我就说小了,在考试之后我就说大了;③大家猜测的日期和考试的日期相差一天就算对。
提问1:在刚才的猜测过程中发生了什么样的情境?15日这个日期是不是基本上位于这个线段的中间的位置?这个时候我说大了,那么原来这个区间1-30这个区间长度是不是由原来的30天缩短为15天?区间猜测的范围是不是缩小了?再猜测7日,我说小了,那是不是区间又由原来的1-15日15天缩短为7-15日?提问2:在整个的情境发生过程中我们能发现哪几个问题?1.整个的区间长度在逐渐的缩小,而且这个缩小的区间越来越靠近我考试的精确日期,也就是取中点这个方法是有效的;2.我之所以说相差一天就算对,实际上作用是什么?控制误差,这个误差在我们数学上叫做精确度,我们把整个的区间长度规定为精确度,这个度精确度越来越小3.体现了两种思想,第一种思想是越来越逼近于我考试的精确日期,另一种是精确度可以控制我的猜测次数这个问题能不能抽离它的实际背景,把它放到数学应用中来?提问3:我们一起来看一下这个问题:解方程:062ln =-+x x ?求方程062ln =-+x x 的近似解也就是求它对应的函数62ln )(-+=x x x f 的零点的近似值。
33156_《用二分法求方程的近似解》教案3
课题:§3.1.2用二分法求方程的近似解
教学目标:
知识与技能通过具体实例理解二分法的概念及其适用条件,了解二分法是求方程近似
解的常用方法,从中体会函数与方程之间的联系及其在实际问题中的应用.
过程与方法能借助计算器用二分法求方程的近似解,并了解这一数学思想,为学习算
法做准备.
情感、态度、价值观体会数学逼近过程,感受精确与近似的相对统一.
教学重点:
重点通过用二分法求方程的近似解,体会函数的零点与方程根之间的联系,初步形成用函数观点处理问题的意识. 难点恰当地使用信息技术工具,利用二分法求给定精确度的方程的近似解.
教学程序与环节设计:
由二分查找及高次多项式方程的求问题引入.
初步应用二分法解决
. 二分法为什么可以逼近零点的再分析;
. 追寻阿贝尔和伽罗瓦.
教学过程与操作设计:。
精 品 教 学 设 计4.1.2利用二分法求方程的近似解
精 品 教 学 设 计1.2利用二分法求方程的近似解一、教学目标1、理解二分法的概念,掌握运用二分法求简单方程近似解的方法;利用信息技术辅助教学,让学生用计算器自己验证求方程近似值的过程;2、体会二分法的思想和方法,使学生意识到二分法是求方程近似解的一种方法;让学生能够了解近似逼近思想,培养学生能够探究问题的能力和创新能力,以及严谨的科学态度;3、体验并理解函数与方程的相互转化的数学思想方法;感受正面解决问题困难时,通过迂回的方法得到解决的快乐。
二、教学重点与难点1.教学重点:用“二分法”求方程的近似解,使学生体会函数零点与方程根之间的联系,初步形成用函数观点处理问题的意识.2.教学难点:方程近似解所在初始区间的确定,恰当地使用信息技术工具,利用二分法求给定精确度的方程的近似解.三、教学过程设计(一)温故知新 问题1:对于函数1()f x x=,显然有(1)10,(1)0f f -=-<>,能否说方程()0f x =在[]1,1-内有实数解?为什么?问题2:如图是函数()f x 的图像,由图可知(1)10,(5)0,f f -=-><,能否说方程()0f x =在[]1,5-内有实数解?问题3:如何求出()0f x =的实数解呢?(二)分析理解如何求出()0f x =的实数解呢? ①取[]1,5-的中点2,因为(5)0,(2)0f f <> 所以方程()0f x =在[]2,5内有解。
②于是再取[]2,5的中点3.5,因为(3.5)0,f f <所以方程()0f x =在[]2,3.5内有解。
③然后又取[]2,3.5的中点2.75,如此继续下去…如果取到某个区间的中点0x ,恰使0()0f x =,则0x 就是所求的一个解;如果区间中点的函数值总不等于零,那么,不断地重复上述操作,可得到一个满足要求的近似解。
④定义形成象这样每次取区间的中点,将区间一分为二,再经比较;按需要留下其中一个小区间的方法,称为二分法。
《用二分法求方程的近似解》示范课教案【高中数学】
《用二分法求方程的近似解》教学设计1.探索用二分法求方程近似解的思路并会画程序框图,渗透极限思想.2.能借助计算工具用二分法求方程近似解.3.通过提炼二分法的一般步骤,使学生经历由特殊到一般的归纳过程,了解二分法求方程近似解具有一般性,让学生感受算法的思想,并提升数学抽象核心素养. 教学重点:用二分法求方程近似解的思路与步骤.教学难点:用二分法求方程近似解的算法.PPT 课件,计算器.(一)整体感知,明确任务引导语:因为大多数方程都没有求根公式,所以这些方程都不能像一元二次方程那样用公式求出精确解.而在实际问题中,往往只需求出满足一定精确度的近似解.通过前一节课的学习,我们已经知道,求方程()0f x =的实数解,就是确定函数()y f x =的零点.根据函数零点存在定理并结合函数的单调性等性质,可以确定在某一区间内方程实数解的个数.进一步的问题是,如何求出这些实数解?本节课我们将研究这个问题.设计意图:确定了方程有实数解和解的个数后,自然会思考怎么求出这些实数解.引起学生思考,明确本节课要研究的内容.(二)新知探究1.探索方法,解决问题问题1:我们已经知道,函数()ln 26f x x x =+-在区间(2,3)内存在一个零点,其准确值无法求出,那么如何求出这个零点的近似值呢?师生活动:学生讨论交流,教师引导学生:将零点所在的范围尽量缩小.图1设计意图:学生通过重复相同的步骤,初步体会二分法的具体过程,为提炼二分法的一般步骤作铺垫.另外,通过具体的计算,列表展示函数值的变化趋势,结合图象的变化趋势,数形结合地使学生感受逼近和算法的思想.追问4:根据填好的表格,请你给出函数()ln26f x x x=+-在精确度为0.01的零点的近似值.师生活动:学生回答,教师予以补充完善.预设的答案:因为2.539 062 5 2.531 25.007 812 50.01=-,所以区间(2.531 25,2.5390<062 5)内任意一点都可以作为零点的近似值.为了方便,我们可以把区间的一个端点作为零点的近似值,所以可以将x=2.531 25作为函数()ln26=+-零点的近似值,也即方程f x x x+-=的近似值.x xln260设计意图:通过求具体函数()ln26f x x x=+-的零点在精确度0.01下的近似值,再次明确精确度的含义.在精确度ε限制下的近似值为所在满足精确度要求的区间中的任意值,即近似值有无数个,所以可以任取一个作为近似值.2.提炼方法,规范步骤问题2:像上面这种求函数()ln26f x x x=+-的零点近似值的方法,它的总体思路是什么?这种方法适用于那些函数?师生活动:学生交流后回答,教师予以补充完善.这里要注意的是,虽然我们是通过+-=这个不能用公式求解的方程,探索出了二分法,但并不意味着二分法只适用x xln260于不能用公式求零点的函数.学生可能会在这里产生惯性思维,教师要注意引导.预设的答案:根据精确度的定义,精确度是指近似值x *与其准确值x 的接近程度.近似值x *的误差不超过某个数ε,即*x x ε-<,就说它的精确度是ε.所以当a b ε-<时,零点x 0所在的区间[a ,b ]中任意一个值与x 0的误差都不超过a b -,当然也就不超过ε.所以区间[a ,b ]中任意一个值都是零点x 0满足精确度ε的近似值.设计意图:使学生进一步理解精确度的含义.3.初步应用,深化理解例2 借助信息技术,用二分法求方程237x x +=的近似解(精确度为0.1).师生活动:先由学生说出解决问题的思路,然后师生共同利用信息技术解答.预设的答案:解:原方程即2370x x +-=,令()237x f x x =+-,用信息技术画出函数()y f x =的图象(图2),并列出它的对应值表(表3).表3x0 1 2 3 4 5 6 7 8 y -6 -2 3 10 21 40 75 142 273观察图2或表3,可知()()120f f <,说明该函数在区间(1,2)内存在零点x 0.取区间(1,2)的中点1 1.5x =,用信息技术算得()1.50.33f ≈.因为()()1 1.50f f <,所以x 0∈(1,1.5). 再取区间(1,1.5)的中点2 1.25x =,用信息技术算得()1.250.87f ≈-.因为()()1.25 1.50f f <,所以x 0∈(1.25,1.5).同理可得,x 0∈(1.375,1.5),x 0∈(1.375,1.437 5).由于11.437 51.02.3 750.650-=<,所以,原方程的近似解可取为1.375.设计意图:通过例题实践利用二分法求函数零点近似值的步骤,学会用二分法求方程的近似解.(三)归纳小结,布置作业图2问题4:回顾本节课中用二分法求函数零点的近似值的一般步骤,你能体会到怎样的数学思想和方法?师生活动:学生讨论交流后回答,教师予以补充.预设的答案:二分法通过不断缩小函数零点所在区间求函数零点的近似值,体现了逐渐逼近的极限思想.在逐渐逼近的过程中,重复相同的步骤,这些相同的步骤可以抽象出来,体现了算法思想.设计意图:回顾本节课所学二分法的一般步骤,让学生体会其中蕴含的数学思想.问题5:通过本节课的学习我们可以看到,用二分法求方程的近似解,计算量较大,而且是重复相同的步骤.因此,可以通过设计一定的计算程序,借助信息技术完成计算.图3就是表示二分法求方程近似解过程的程序框图.有兴趣的同学,可以在此基础上用有关算法语言编写程序,利用信息技术求方程的近似解.图3师生活动:学生课后自行完成.设计意图:拓展学生思路,鼓励学生利用算法语言编程解决求方程近似解的问题.问题6:阅读教科书“阅读与思考—中外历史上的方程求解”,了解方程求解的发展过程是怎样的?二分法对于方程求解的重要性是什么?师生活动:学生课后自行完成.设计意图:让学生进一步了解二分法对于方程求解的重要意义,激发学生学习兴趣,提升学生数学人文素养.作业布置:教科书习题.(四)目标检测设计1.借助信息技术,用二分法求函数()32=++-在区间(0,1)内零点的1.10.9 1.4f x x x x近似值(精确度为0.1).设计意图:考查用二分法求函数零近似值的能力.2.借助信息技术,用二分法求方程3lg=-在区间(2,3)内的近似解(精确度为0.1).x x设计意图:考查用用二分法求方程解的近似值的能力.参考答案:1.0.625.2.2.625.。
《用二分法求方程的近似解》教学设计
《用二分法求方程的近似解》教学设计一、教学目标1. 知识与技能:学生能够掌握二分法求解方程的基本思想和步骤,能够运用二分法求解简单的方程。
2. 过程与方法:引导学生探究二分法的运用,在解决实际问题中灵活运用二分法,培养学生的分析和解决问题的能力。
3. 情感态度与价值观:培养学生求知欲,继续深入了解数学,了解数学在现实中的应用,并培养学生的合作精神和实践动手能力。
二、教学重点、难点重点:掌握二分法求解方程的基本思想和步骤。
难点:能够在实际问题中应用二分法解决问题。
三、教学方法1. 启发式教学:引导学生在实际问题中认识二分法的应用。
2. 情境教学:设计一些实际问题,让学生通过二分法求解方程,并找出解的含义。
3. 合作学习:学生分组合作,共同解决实际问题,培养学生的团队合作精神。
四、教学内容安排第一节二分法的基本思想和步骤1. 讲解二分法的基本思想:确定解的存在性范围,不断地将解的范围一分为二,然后再确定解的范围,一直缩小解存在的范围,直到解的范围在一定的误差范围内。
2. 引导学生探讨二分法的步骤,让学生理解二分法的具体操作过程。
第二节二分法求解简单的方程1. 通过简单的例子,讲解如何运用二分法求解简单的方程。
2. 引导学生自己完成一些简单的练习,巩固对二分法的理解和运用。
第四节总结与评价1. 总结本节课的内容,梳理二分法解题的思路和方法。
2. 评价本节课所学知识的实际应用,让学生对数学知识有更深入的理解。
五、教学手段1. 多媒体投影仪:展示二分法的基本思想和步骤,让学生直观理解。
2. 课件:准备相关的课件,使学生更好地理解二分法的运用。
3. 黑板:记录学生的思路和解题方法,及时纠正学生的错误。
4. 实物:用一些实际问题进行现场演示和实际操作,激发学生的兴趣。
六、教学建议1. 培养学生的数学思维,激励学生在实际问题中独立思考和解决问题的能力。
2. 注重学生合作学习的能力,鼓励学生分组合作,相互讨论,解决问题。
用二分法求方程的近似解教案
用二分法求方程的近似解教案
《用二分法求方程的近似解》教学设计
一、教学内容分析
本节课选自《普通高中课程标准实验教科书数学1 必修本(A 版)》的第三章3.1.2 用二分法求方程的近似解.本节课要求学生结合具体的函数图象能够借助计算机或计算器用二分法求相应方程的近似解,从中体会函数与方程之间的联系,它既体现了函数在解方程中的重要应用,同时又为高中数学中函数与方程思想、数形结合思想、二分法的算法思想打下了基础,在教学过程要让学生体会到人类在方程求解中的不断进步。
二、学生学习情况分析
学生已经学习了函数,理解函数零点和方程根的关系,初步掌握函数与方程的转化思想.但是对于求函数零点所在区间,只是比较熟悉求二次函数的零点,对于高次方程和超越方程对应函数零点的寻求会有困难.另外算法程序的模式化和求近似解对他们是一个全新的问题.
三、设计思想
倡导积极主动、勇于探索的学习精神和合作探究式的学习方式;。
二分法求方程的近似解教案
3.1 函数与方程
【课题】:3.1.2 用二分法求方程的近似解
【教学目标】:
(1)知识与技能:通过具体实例理解二分法的概念及其适用条件,了解二分法是求方程近似解的常用方法,从中体会函数与方程之间的联系及其在实际问题中的应用。
(2)过程与方法:学生通过观察和实践,能借助计算器用二分法求方程的近似解,并了解这一数学思想,为学习算法做准备。
(3)情感态度与价值观:在学习中体会数形结合的思想、近似的思想、逼近的思想和算法的思想等数学思想,感受精确与近似的相对统一。
【教学重点】:恰当地使用信息技术工具,利用二分法求给定精确度的方程的近似解。
【教学难点】:对二分法求方程近似解的算法理解。
【课前准备】:Powerpoint或投影片。
3.1.2用二分法求方程的近似解-教案
3.1.2用二分法求方程的近似解一、学习目标1.能用二分法求出方程的近似解.2.知道二分法是求方程近似解的一种常用方法,体会“逐步逼近”的思想.二、知识梳理1.二分法的定义对于在区间[a,b]上连续不断且f(a)·f(b)<0的函数y=f(x),通过不断地把函数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.2.二分法的步骤给定精确度ε,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ε;(2)求区间(a,b)的中点c;(3)计算f(c);①若f(c)=0,则c就是函数的零点;②若f(a)·f(c)<0,则令b=c(此时零点x0∈(a,c)).③若f(c)·f(b)<0,则令a=c(此时零点x0∈(c,b)).(4)判断是否达到精确度ε:即若|a-b|<ε,则得到零点近似值a(或b);否则重复(2)~(4).三、例题讲解知识点一二分法概念的理解例1下列图象与x轴均有交点,其中不能用二分法求函数零点的是()答案 A解析按定义,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.故结合各图象可得选项B、C、D满足条件,而选项A不满足,在A中,图象经过零点x0时,函数值不变号,因此不能用二分法求解.故选A.规律方法 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,找到零点附近足够小的区间,根据所要求的精确度,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,只有满足函数图象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.跟踪演练1(1)下列函数中,能用二分法求零点的为()(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()①f(x)在区间[a,b]是连续不断;②f(a)·f(b)<0;③f(a)·f(b)>0;④f(a)·f(b)≥0.A.①②B.①③C.①④D.①②③答案(1)B(2)A解析(1)函数图象连续不断,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,观察四个函数图象,只有B选项符合.(2)由二分法的意义,知选A.知识点二用二分法求方程的近似解例2用二分法求方程2x3+3x-3=0的一个正实数近似解(精确度0.1).解令f(x)=2x3+3x-3,经计算,f(0)=-3<0,f(1)=2>0,f(0)·f(1)<0,所以函数f(x)在(0,1)内存在零点,即方程2x3+3x=3在(0,1)内有解.取(0,1)的中点0.5,经计算f(0.5)<0,又f(1)>0,所以方程2x3+3x-3=0在(0.5,1)内有解.如此继续下去,得到方程的正实数根所在的区间,如表:由于所以方程2x3+3x-3=0的一个精确度为0.1的正实数近似解可取为0.687 5.规律方法 1.二分法求方程的近似解的过程可用下面的流程图表示:2.求形如f (x )=g (x )的方程的近似解,可以通过移项转化成求F (x )=f (x )-g (x )的近似解问题. 跟踪演练2 用二分法求2x + x =4在[1,2]内的近似解(精确度为0.2).参考数据:解 令f (x )f (2)=22+2-4>0.∵|1.375-1.5|∴2x +x =4在(1,2)内的近似解可取为1.375. 四、课堂练习1.用二分法求函数f (x )=x 3+5的零点可以取的初始区间是( ) A .[-2,1] B .[-1,0] C .[0,1] D .[1,2] 答案 A解析 ∵f (-2)=-3<0,f (1)=6>0,f (-2)·f (1)<0,故可取[-2,1]作为初始区间,用二分法逐次计算.2.定义在R 上的函数f (x )的图象是连续不断的曲线,已知函数f (x )在区间(a ,b )上有一个零点x 0,且f (a )·f (b )<0,用二分法求x 0时,当f ⎝⎛⎭⎫a +b 2=0时,则函数f (x )的零点是( )A .(a ,b )外的点B .x =a +b2C .区间⎝⎛⎭⎫a ,a +b 2或⎝⎛⎭⎫a +b 2,b 内的任意一个实数 D .x =a 或x =b答案 B解析 由二分法的思想,采用二分法得到的零点可能是准确值,也可能是近似值.由f ⎝⎛⎭⎫a +b 2=0,知选B.3.函数f (x )的图象是连续不断的曲线,在用二分法求方程f (x )=0在(1,2)内近似解的过程中得f (1)<0,f (1.5)>0,f (1.25)<0,则方程的解所在区间为( ) A .(1.25,1.5) B .(1,1.25) C .(1.5,2) D .不能确定 答案 A解析 由于f (1.25)·f (1.5)<0,则方程的解所在区间为(1.25,1.5). 4.函数f (x )=log 2x +2x -1的零点必落在区间( ) A.⎝⎛⎭⎫18,14 B.⎝⎛⎭⎫14,12 C.⎝⎛⎭⎫12,1 D .(1,2) 答案 C解析 f ⎝⎛⎭⎫18=-154<0,f ⎝⎛⎭⎫14=-52<0,f ⎝⎛⎭⎫12=-1<0,f (1)=1>0,f (2)=4>0, ∴函数零点落在区间⎝⎛⎭⎫12,1上.5.用二分法求方程x 3-2x -5=0在区间(2,3)内的实根,取区间中点为x 0=2.5,那么下一个有根的区间是________. 答案 (2,2.5)解析 f (2)=23-2×2-5=-1<0,f (2.5)=2.53-2×2.5-5=5.625>0, ∴下一个有根的区间是(2,2.5).五、巩固训练1.已知函数f (x )的图象如图,其中零点的个数及可以用二分法求解的个数分别为( )A .4,4B .3,4C .5,4D .4,3 答案 D解析 由图象知函数f (x )与x 轴有4个交点,因此零点个数为4,从左往右数第4个交点两侧不满足f (a )·f (b )<0,因此不能用二分法求零点,而其余3个均可使用二分法求零点. 2.为了求函数f (x )=2x -x 2的一个零点,某同学利用计算器,得到自变量x 和函数值f (x )的部分对应值[f (x )的值精确到0.01]如下表如示:则函数A .(0.6,1.0) B .(1.4,1.8) C .(1.8,2.2) D .(2.6,3.0) 答案 C解析 ∵f (1.8)·f (2.2)=0.24×(-0.25)<0,∴零点在区间(1.8,2.2)上.故选C.3.用二分法研究函数f (x )=x 3+3x -1的零点时,第一次经计算f (0)<0,f (0.5)>0,可得其中一个零点x 0∈________,第二次应计算________,以上横线上应填的内容为( )A .(0,0.5),f (0.25)B .(0,1),f (0.25)C .(0.5,1),f (0.75)D .(0,0.5),f (0.125) 答案 A解析 二分法要不断地取区间的中点值进行计算.由f (0)<0,f (0.5)>0知x 0∈(0,0.5).再计算0与0.5的中点0.25的函数值,以判断x 0的更准确位置. 4.设方程2x +2x =10的根为β则β属于( ) A .(0,1) B .(1,2) C .(2,3) D .(3,4) 答案 C解析 设f (x )=2x +2x -10,则f (x )在R 上为单调增函数,故只有一个零点.f (0)=-9,f (1)=-6,f (2)=-2,f (3)=4,∴f (2)·f (3)<0.∴β∈(2,3).5.函数y =⎝⎛⎭⎫12x 与函数y =lg x 的图象的交点的横坐标(精确度0.1)约是( ) A .1.5 B .1.6 C .1.7 D .1.8 答案 D解析 设f (x )=lg x -⎝⎛⎭⎫12x ,经计算f (1)=-12<0,f (2)=lg 2-14>0,所以方程lg x -⎝⎛⎭⎫12x =0在[1,2]内有解.应用二分法逐步缩小方程实数解所在的区间,可知选项D 符合要求. 6.用二分法求方程ln x -2+x =0在区间[1,2]上零点的近似值,先取区间中点c =32,则下一个含根的区间是__________. 答案 ⎝⎛⎭⎫32,2解析 令f (x )=ln x -2+x ,∵f (1)=-1<0,f (2)=ln 2>0,f ⎝⎛⎭⎫32=ln 32-12<0,∴下一个含根的区间是⎝⎛⎭⎫32,2.7.用二分法求函数f (x )=3x -x -4的一个零点,其参考数据如下:据此数据,求f (x )=3x -x -4的一个零点的近似值(精确度0.01). 解 由表中f (1.562 5)=0.003,f (1.556 2)=-0.029. ∴f (1.562 5)·f (1.556 2)<0.又|1.562 5-1.556 2|=0.006 3<0.01,∴一个零点近似值为1.562 5(不唯一). 能力提升8.在用“二分法”求函数f (x )零点近似值时,第一次所取的区间是[-2,4],则第三次所取的区间可能是( )A .[1,4]B .[-2,1] C.⎣⎡⎦⎤-2,52 D.⎣⎡⎦⎤-12,1 答案 D解析 由于第一次所取的区间为[-2,4], ∴第二次所取区间为[-2,1]或[1,4], 第三次所取区间为⎣⎡⎦⎤-2,-12,⎣⎡⎦⎤-12,1,⎣⎡⎦⎤1,52或⎣⎡⎦⎤52,4.9.用二分法求方程x 3-8=0在区间(2,3)内的近似解经过________次“二分”后精确度能达到0.01? 答案 7解析 设n 次“二分”后精确度达到0.01,∵区间(2,3)的长度为1,∴12n <0.01,即2n >100.注意到26=64<100,27=128>100.故要经过7次二分后精确度达到0.01.10.已知图象连续不断的函数y =f (x )在区间(0,0.1)上有唯一零点,如果用二分法求这个零点(精确度为0.01)的近似值,则应将区间(0,0.1)等分的次数至少为________.答案 4 解析 设等分的最少次数为n ,则由0.12n <0.01,得2n >10,∴n 的最小值为4.11.画出函数f (x )=x 2-x -1的图象,并利用二分法说明方程x 2-x -1=0在[0,2]内的根的情况.解 图象如图所示,因为f (0)=-1<0,f (2)=1>0,所以方程x 2-x -1=0在(0,2)内有根x 0;取(0,2)的中点1,因为f (1)=-1<0,所以f (1)·f (2)<0,根x 0在区间(1,2)内;再取(1,2)的中点1.5,f (1.5)=-0.25<0,所以f (1.5)·f (2)<0,根x 0在区间(1.5,2)内;取(1.5,2)的中点1.75,f (1.75)=0.312 5>0,所以f (1.5)·f (1.75)<0,根x 0在区间(1.5,1.75)内.这样继续下去,可以得到满足一定精确度的方程的近似根. 探究与创新12.求方程ln x +x -3=0在(2,3)内的近似解(精确度为0.1).解令f(x)=ln x+x-3,求函数f(x)=0在(2,3)内的零点.∵f(2)=ln 2-1<0,f(3)=ln 3>0,取(2,3)作为初始区间,用二分法列表如下:∵2.25-2.187 5=∴在区间(2.187 5,2.25)内任意实数都是函数的零点的近似值,即方程的近似解可取为2.25. 13.用二分法求5的近似值(精确度0.1).解设x=5,则x2=5,即x2-5=0,令f(x)=x2-5.因为f(2.2)=-0.16<0.f(2.4)=0.76>0,所以f(2.2)·f(2.4)<0,说明这个函数在区间(2.2,2.4)内有零点x0,取区间(2.2,2.4)的中点x1=2.3,则f(2.3)=0.29.因为f(2.2)·f(2.3)<0,∴x0∈(2.2,2.3),再取区间(2.2,2.3)的中点x2=2.25,f(2.25)=0.062 5.因为f(2.2)·f(2.25)<0,所以x0∈(2.2,2.25).由于|2.25-2.2|=0.05<0.1,所以5的近似值可取为2.25.。
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3.1.2 用二分法求方程的近似解整体设计教学分析求方程的解是常见的数学问题,这之前我们学过解一元一次、一元二次方程,但有些方程求精确解较难.本节从另一个角度来求方程的近似解,这是一种崭新的思维方式,在现实生活中也有着广泛的应用.用二分法求方程近似解的特点是:运算量大,且重复相同的步骤,因此适合用计算器或计算机进行运算.在教学过程中要让学生体会到人类在方程求解中的不断进步.三维目标1.让学生学会用二分法求方程的近似解,知道二分法是科学的数学方法.2.了解用二分法求方程的近似解特点,学会用计算器或计算机求方程的近似解,初步了解算法思想.3.回忆解方程的历史,了解人类解方程的进步历程,激发学习的热情和学习的兴趣.重点难点用二分法求方程的近似解.课时安排1课时教学过程导入新课思路1.(情景导入)师:(手拿一款手机)如果让你来猜这件商品的价格,你如何猜?生1:先初步估算一个价格,如果高了再每隔10元降低报价.生2:这样太慢了,先初步估算一个价格,如果高了每隔100元降低报价.如果低了,每50元上升;如果再高了,每隔20元降低报价;如果低了,每隔10元上升报价……生3:先初步估算一个价格,如果高了,再报一个价格;如果低了,就报两个价格和的一半;如果高了,再把报的低价与一半价相加再求其半,报出价格;如果低了,就把刚刚报出的价格与前面的价格结合起来取其和的半价……师:在现实生活中我们也常常利用这种方法.譬如,一天,我们华庄校区与锡南校区的线路出了故障,(相距大约3 500米)电工是怎样检测的呢?是按照生1那样每隔10米或者按照生2那样每隔100米来检测,还是按照生3那样来检测呢?生:(齐答)按照生3那样来检测.师:生3的回答,我们可以用一个动态过程来展示一下(展示多媒体课件,区间逼近法).思路2.(事例导入)有12个小球,质量均匀,只有一个球是比别的球重,你用天平称几次可以找出这个球,要求次数越少越好.(让同学们自由发言,找出最好的办法)解:第一次,两端各放六个球,低的那一端一定有重球.第二次,两端各放三个球,低的那一端一定有重球.第三次,两端各放一个球,如果平衡,剩下的就是重球,否则,低的就是重球.其实这就是一种二分法的思想,那什么叫二分法呢?推进新课新知探究提出问题①解方程2x-16=0.②解方程x2-x-2=0.③解方程x3-2x2-x+2=0.④解方程(x2-2)(x2-3x+2)=0.⑤我们知道,函数f(x)=lnx+2x-6在区间(2,3)内有零点.进一步的问题是,如何找出这个零点的近似值?⑥“取中点”后,怎样判断所在零点的区间?⑦什么叫二分法?⑧试求函数f(x)=lnx+2x-6在区间(2,3)内零点的近似值.⑨总结用二分法求函数零点近似值的步骤.⑩思考用二分法求函数零点近似值的特点.讨论结果:①x=8.②x=-1,x=2.③x=-1,x=1,x=2.④x=2-,x=2,x=1,x=2.⑤如果能够将零点所在的范围尽量缩小,那么在一定精确度的要求下,我们可以得到零点的近似值.为了方便,我们通过“取中点”的方法逐步缩小零点所在的范围.〔“取中点”,一般地,我们把x=2ba称为区间(a,b)的中点〕⑥比如取区间(2,3)的中点2.5,用计算器算得f(2.5)<0,因为f(2.5)·f(3)<0,所以零点在区间(2.5,3)内.⑦对于在区间[a,b]上连续不断且f(a)·f(b)<0的函数y=f(x),通过不断地把函数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二分法(bisection).⑧因为函数f(x)=lnx+2x-6,用计算器或计算机作出函数f(x)=lnx+2x-6的对应值表.x 1 2 3 4 5 6 7 8 9f(x) -4 -1.306 1.0986 3.3863 5.6094 7.7918 9.9459 12.0794 14.1972 由表可知,f(2)<0,f(3)>0,则f(2)·f(3)<0,这说明f(x)在区间内有零点x0,取区间(2,3)的中点x1=2.5,用计算器算得f(2.5)≈-0.084,因为f(2.5)·f(3)<0,所以x0∈(2.5,3).同理,可得表(下表)与图象(如图3-1-2-1).区间中点的值中点函数的近似值(2,3) 2.5 -0.084(2.5,3) 2.75 0.512(2.5,2.75) 2.625 0.215(2.5,2.625) 2.5625 0.066(2.5,2.5625) 2.53-1-2-5 -0.009(2.53-1-2-5,2.5625) 2.546875 0.029(2.53-1-2-5,2.546875) 2.5390625 0.010(2.53-1-2-5,2.5390625) 2.53515625 0.001图3-1-2-1由于(2,3) (2.5,3) (2.5,2.75),所以零点所在的范围确实越来越小了.如果重复上述步骤,那么零点所在的范围会越来越小(见上表).这样,在一定的精确度下,我们可以在有限次重复相同步骤后,将所得的零点所在区间内的任意一点作为函数零点的近似值.特别地,可以将区间端点作为函数零点的近似值.例如,当精确度为0.01时,由于|2.5390625-2.53-1-2-5|=0.0078125<0.01,所以,我们可以将x=2.53-1-2-5作为函数f(x)=lnx+2x-6零点的近似值.⑨给定精度ε,用二分法求函数f(x)的零点近似值的步骤如下:1°确定区间[a,b],验证f(a)·f(b)<0,给定精度ε.2°求区间(a,b)的中点c.3°计算f(c):a.若f(c)=0,则c就是函数的零点;b.若f(a)·f(c)<0,则令b=c〔此时零点x0∈(a,c)〕;c.若f(c)·f(b)<0,则令a=c〔此时零点x0∈(c,b)〕.4°判断是否达到精度ε;即若|a-b|<ε,则得到零点值a(或b);否则重复步骤2°~4°.⑩由函数的零点与相应方程的关系,我们可用二分法来求方程的近似解.由于计算量较大,而且是重复相同的步骤,因此,我们可以通过设计一定的计算程序,借助计算器或计算机完成计算.应用示例思路1例1借助计算器或计算机用二分法求方程2x+3x=7的近似解(精确度为0.1).活动:①师生共同探讨交流,引出借助函数f(x)=2x+3x-7的图象,能够缩小根所在区间,并根据f(1)<0,f(2)>0,可得出根所在区间(1,2);②引发学生思考,如何进一步有效缩小根所在的区间;③共同探讨各种方法,引导学生探寻出通过不断对分区间,有助于问题的解决;④用图例演示根所在区间不断被缩小的过程,加深学生对上述方法的理解;⑤引发学生思考在有效缩小根所在区间时,到什么时候才能达到所要求的精确度.学生简述上述求方程近似解的过程.解:原方程即2x+3x-7=0,令f(x)=2x+3x-7,用计算器或计算机做出函数f(x)=2x+3x-7的对应值表与图象(3-1-2-2).x 0 1 2 3 4 5 6 7 8 f(x) -6 -2 3 10 21 40 75 142 273图3-1-2-2观察图表可知f(1)·f(2)<0,说明这个函数在区间(1,2)内有零点x 0. 取区间(1,2)的中点x=1.5,用计算器算得f(1.5)≈0.33. 因为f(1)·f(1.5)<0,所以x 0∈(1,1.5).再取区间(1,1.5)的中点x=1.25,用计算器算得f(1.25)≈-0.87. 因为f(1.25)·f(1.5)<0, 所以x 0∈(1.25,1.5).同理,可得,x 0∈(1.375,1.5),x 0∈(1.375,1.4375). 由于|1.375-1.437 5|=0.0625<0.1,所以,原方程的近似解可取为1.4375.例2利用计算器,求方程x 2-2x-1=0的一个近似解(精确度0.1). 活动:教师帮助学生分析:画出函数f(x)=x 2-2x-1的图象,如图3-1-2-3所示.从图象上可以发现,方程x 2-2x-1=0的一个根x 1在区间(2,3)内,另一个根x 2在区间(-1,0)内.根据图象,我们发现f(2)=-1<0,f(3)=2>0,这表明此函数图象在区间(2,3)上穿过x 轴一次,即方程f(x)=0在区间(2,3)上有唯一解.图3-1-2-3计算得f(232+)=41>0,发现x 1∈(2,2.5)(如图3-1-2-3),这样可以进一步缩小x 1所在的区间.解:设f(x)=x 2-2x-1,先画出函数图象的简图,如图3-1-2-3. 因为f(2)=-1<0,f(3)=2>0,所以在区间(2,3)内,方程x 2-2x-1=0有一解,记为x 1. 取2与3的平均数2.5,因为f(2.5)=0.25>0, 所以2<x 1<2.5.再取2与2.5的平均数2.25,因为f(2.25)=-0.437 5<0, 所以2.25<x 1<2.5.如此继续下去,得f(2)<0,f(3)>0⇒x 1∈(2,3), f(2)<0,f(2.5)>0⇒x 1∈(2,2.5),f(2.25)<0,f(2.5)>0⇒x1∈(2.25,2.5),f(2.375)<0,f(2.5)>0⇒x1∈(2.375,2.5),f(2.375)<0,f(2.437 5)>0⇒x1∈(2.375,2.437 5).因为2.375与2.437 5精确到0.1的近似值都为2.4,所以此方程的近似解为x1≈2.4.点评:利用同样的方法,还可以求出方程的另一个近似解.思路2例1利用计算器,求方程lgx=3-x的近似解(精确度0.1).活动:学生先思考或讨论后再回答,教师点拨、提示并及时评价学生.分别画出y=lgx和y=3-x的图象,如图3124所示.在两个函数图象的交点处,函数值相等.因此,这个点的横坐标就是方程lgx=3-x的解.由函数y=lgx与y=3-x的图象可以发现,方程lgx=3-x有唯一解,记为x1,并且这个解在区间(2,3)内.图3-1-2-4解:设f(x)=lgx+x-3,设x1为函数的零点即方程lgx=3-x的解.用计算器计算,得f(2)<0,f(3)>0⇒x1∈(2,3),f(2.5)<0,f(3)>0⇒x1∈(2.5,3),f(2.5)<0,f(2.75)>0⇒x1∈(2.5,2.75),f(2.5)<0,f(2.625)>0⇒x1∈(2.5,2.625),f(2.562 5)<0,f(2.625)>0⇒x1∈(2.562 5,2.625).因为2.562 5与2.625精确到0.1的近似值都为2.6,所以原方程的近似解为x1≈2.6.例2求方程lnx-2x+3=0在区间[1,2]内的根(精确度0.1).解:设f(x)=lnx-2x+3,则原方程的根为函数f(x)的零点.设x1为函数的零点即方程lnx-2x+3=0的解.如图3-1-2-5,因为f(1)=1,f(2)=-0.306 852 819,所以f(1)f(2)<0,即函数f(x)在[1,2]内有一个零点.根据二分法,用计算器得出以下表格:x y1 12 -0.3068528193 -1.9013877114 -3.6137056395 -5.3905620886 -7.2082405317 -9.0540898518 -10.92055846(步长为1)x y1 11.5 50.4054651082 -0.3068528192.5 -1.0837092683 -1.9013877113.5 -2.7472370324 3.6137056394.5 -4.495922603(步长为0.5)x y1 11.25 0.7231435511.5 0.4054651081.75 0.0596157872 -0.3068528192.25 -0.6890697832.5 -1.0837092682.75 -1.488399088(步长为0.25)x y1 11.125 0.8677830351.25 0.7231435511.375 0.5684537311.5 0.4054651081.625 0.2355078151.75 0.0596157871.875 -0.12139134(步长为0.125)x y1.5 0.4054651081.5625 0.3-2-1-2871021.625 0.2355078151.6875 0.1482481431.75 0.0596157871.8125 -0.0302928921.875 -0.121391341.9375 -0.213601 517(步长为0.062 5)由上述表格可以得到下表与图象3-1-2-5:区间中点的值中点函数近似值(1,2) 1.5 0.405465108(1.5,2) 1.75 0.059615787(1.75,2) 1.875 -0.12139134(1.75,1.875) 1.8125 -0.030292892图3-1-2-5因为f(1.75)=0.059 615 787>0,f(1.812 5)=-0.030 292 892<0,所以x1∈(1.75,1.812 5).由于|1.812 5-1.75|=0.062 5<0.1,所以区间(1.75,1.812 5)内的每一个实数都可以作为方程lnx-2x+3=0在区间[1,2]内的根. 点评:①先设出方程对应的函数,画出函数的图象,初步确定解所在的区间,再用二分法求方程近似解.②二分法,即逐渐逼近的方法.③计算量较大,而且是重复相同的步骤,借助计算器或计算机完成计算比较容易.知能训练1.根据下表中的数据,可以断定方程e x-x-2=0的一个根所在的区间为( )x -1 0 1 2 3e x0.37 1 2.27 7.39 20.0x+2 1 2 3 4 5A.(-1,0)B.(0,1)C.(1,2)D.(2,3)2.用二分法判断方程2x=x2的根的个数为( )A.1B.2C.3D.4答案:1.C.设f(x)=e x-x-2,f(1)<0,f(2)>0,即f(1)f(2)<0,∴x∈(1,2).2.C.设f(x)=2x-x2(下表),画出函数y=2x与y=x2的图象(图3-1-2-6).x -1 0 1 2 3 4 5 f(x) -0.5 1 1 2 -1 0 7图3-1-2-6由图与表,知有三个根.拓展提升从上海到美国旧金山的海底电缆有15个接点,现在某接点发生故障,需及时修理,为了尽快断定故障发生点,一般至少需要检查接点的个数为多少?(此例既体现了二分法的应用价值,也有利于发展学生的应用意识)答案:至少需要检查接点的个数为4.课堂小结活动:学生先思考或讨论,再回答.教师提示、点拨,及时评价.引导方法:从基本知识基本技能和思想方法两方面来总结.①掌握用二分法求方程的近似解,及二分法的其他应用.②思想方法:函数方程思想、数形结合思想.作业课本P92习题3.1A组1、3.设计感想“猜价格”的游戏深受人们的喜欢,它是二分法的具体应用,用它引入拉近了数学与生活的距离.二分法是科学的数学方法,它在求方程的近似解和现实生活中都有着广泛的应用.本节设计紧紧围绕这两个中心展开,充分借助现代教学手段,用多种角度处理问题,使学生充分体会数学思想方法的科学性与完美性.习题详解(课本第88页练习)1.(1)令f(x)=-x2+3x+5,作出函数f(x)的图象(图3-1-2-7(1)),它与x轴有两个交点,所以方程-x2+3x+5=0有两个不相等的实数根.(2)2x(x-2)=-3可化为2x2-4x+3=0,令f(x)=2x2-4x+3,作出函数f(x)的图象(图3-1-2-7(2)),它与x轴没有交点,所以方程2x(x-2)=-3无实数根.(3)x2=4x-4可化为x2-4x+4=0,令f(x)=x2-4x+4,作出函数f(x)的图象(图3-1-2-7(3)),它与x轴只有一个交点(相切),所以方程x2=4x-4有两个相等的实数根.(4)5x2+2x=3x2+5可化为2x2+2x-5=0,令f(x)=2x2+2x-5,作出函数f(x)的图象(图3-1-2-7(4)),它与x轴有两个交点,所以方程5x2+2x=3x2+5有两个不相等的实数根.图3-1-2-72.(1)作出函数图象(图3-1-2-8(1)),因为f(1)=1>0,f(1.5)=-2.875<0,所以f(x)=-x3-3x+5在区间(1,1.5)上有一个零点.又因为f(x)是(-∞,+∞)上的减函数,所以f(x)=-x3-3x+5在区间(1,1.5)上有且只有一个零点. (2)作出函数图象(图3-1-2-8(2)),因为f(3)<0,f(4)>0,所以f(x)=2x·ln(x-2)-3在区间(3,4)上有一个零点.又因为f(x)=2x·ln(x-2)-3在(2,+∞)上是增函数,所以f(x)在(3,4)上有且仅有一个零点.(3)作出函数图象(图3-1-2-8(3)),因为f(0)<0,f(1)>0,所以f(x)=e x-1+4x-4在区间(0,1)上有一个零点.又因为f(x)=e x-1+4x-4在(-∞,+∞)上是增函数,所以f(x)在(0,1)上有且仅有一个零点.(4)作出函数图象(图3-1-2-8(4)),因为f(-4)<0,f(-3)>0,f(-2)<0,f(2)<0,f(3)>0,所以f(x)=3(x+2)(x-3)(x+4)+x在(-4,-3),(-3,-2),(2,3)上各有一个零点.图3-1-2-8(课本第91页练习)1.由题设可知f(0)=-1.4<0,f(1)=1.6>0,于是f(0)·f(1)<0,所以函数f(x)在区间(0,1)内有一个零点x0.下面用二分法求函数f(x)=x3+1.1x2+0.9x-1.4在区间(0,1)内的零点.取区间(0,1)的中点x1=0.5,用计算器可算得f(0.5)=-0.55.因为f(0.5)·f(1)<0,所以x0∈(0.5,1).再取区间(0.5,1)的中点x2=0.75,用计算器可算得f(0.75)≈0.32.因为f(0.5)·f(0.75)<0,所以x0∈(0.5,0.75).同理,可得x0∈(0.625,0.75),x0∈(0.625,0.687 5),x0∈(0.656 25,0.687 5).由于|0.687 5-0.656 25|=0.031 25<0.1,所以原方程的近似解可取为0.656 25.2.原方程可化为x+lgx-3=0,令f(x)=x+lgx-3,用计算器可算得f(2)≈-0.70,f(3)≈0.48.于是f(2)·f(3)<0,所以这个方程在区间(2,3)内有一个解x0.下面用二分法求方程x=3-lgx在区间(2,3)的近似解.取区间(2,3)的中点x1=2.5,用计算器可算得f(2.5)≈-0.10.因为f(2.5)·f(3)<0,所以x0∈(2.5,3).再取区间(2.5,3)的中点x2=2.75,用计算器可算得f(2.75)≈0.19.因为f(2.5)·f(2.75)<0,所以x 0∈(2.5,2.75).同理,可得x 0∈(2.5,2.625),x 0∈(2.562 5,2.625),x 0∈(2.562 5,2.593 75),x 0∈(2.578 125,2.593 75),x 0∈(2.585 937 5,2.59 375).由于|2.585 937 5-2.593 75|=0.007 812 5<0.01, 所以原方程的近似解可取为2.593 75. (课本第92页习题3.1)A 组1.A,C点评:需了解二分法求函数的近似零点的条件. 2.由x,f(x)的对应值表可得f(2)·f(3)<0,f(3)·f(4)<0,f(4)·f(5)<0,又根据“如果函数y=f(x)在区间[a,b ]上的图象是连续不断的一条曲线,并且f(a)·f(b)<0,那么函数y=f(x)在区间(a,b)内有零点.”可知函数f(x)分别在区间(2,3),(3,4),(4,5)内有零点.3.原方程即(x+1)(x-2)(x-3)-1=0,令f(x)=(x+1)(x-2)(x-3)-1,可算得f(-1)=-1,f(0)=5. 于是f(-1)·f(0)<0,所以这个方程在区间(-1,0)内有一个解.下面用二分法求方程(x+1)(x-2)(x-3)=1在区间(-1,0)内的近似解. 取区间(-1,0)的中点x 1=-0.5,用计算器可算得f(-0.5)=3.375. 因为f(-1)·f(-0.5)<0,所以x 0∈(-1,-0.5).再取(-1,-0.5)的中点x 2=-0.75,用计算器可算得f(-0.75)≈1.58. 因为f(-1)·f(-0.75)<0,所以x 0∈(-1,-0.75).同理,可得x 0∈(-1,-0.875),x 0∈(-0.937 5,-0.875). 由于|(-0.875)-(-0.937 5)|=0.062 5<0.1, 所以原方程的近似解可取为-0.937 5.4.原方程即0.8x -1-lnx=0,令f(x)=0.8x -1-lnx,f(0)没有意义,用计算器算得f(0.5)≈0.59,f(1)=-0.2. 于是f(0.5)·f(1)<0,所以这个方程在区间(0.5,1)内有一个解.下面用二分法求方程0.8x -1=lnx 在区间(0,1)内的近似解. 取区间(0.5,1)的中点x 1=0.75,用计算器可算得f(0.75)≈0.13. 因为f(0.75)·f(1)<0,所以x 0∈(0.75,1).再取(0.75,1)的中点x 2=0.875,用计算器可算得f(0.875)≈-0.04. 因为f(0.875)·f(0.75)<0,所以x 0∈(0.75,0.875).同理,可得x 0∈(0.812 5,0.875),x 0∈(0.812 5,0.843 75). 由于|0.812 5-0.843 75|=0.031 25<0.1, 所以原方程的近似解可取为0.843 75. 5.由题设有f(2)≈-0.31<0,f(3)≈0.43>0, 于是f(2)·f(3)<0,所以函数f(x)在区间(2,3)内有一个零点. 下面用二分法求函数f(x)=lnx x2在区间(2,3)内的近似解. 取区间(2,3)的中点x 1=2.5,用计算器可算得f(2.5)≈0.12. 因为f(2)·f(2.5)<0,所以x 0∈(2,2.5).再取(2,2.5)的中点x 2=2.25,用计算器可算得f(2.25)≈-0.08. 因为f(2.25)·f(2.5)<0,所以x 0∈(2.25,2.5).同理,可得x 0∈(2.25,2.375),x 0∈(2.312 5,2.375),x 0∈(2.343 75,2.375),x 0∈(2.343 75,2.359 375),x 0∈(2.343 75,2.351 562 5),x 0∈(2.343 75,2.347 656 25).由于|2.343 75-2.347 656 25|=0.003 906 25<0.01,所以原方程的近似解可取为2.347 656 25.B 组1.将系数代入求根公式x=aac b b 242-±-,得x=22)1(24)3(322⨯-⨯⨯--±=4173+, 所以方程的两个解分别为x 1=4173+,x 2=4173-. 下面用二分法求方程的近似解.取区间(1.775,1.8)和(-0.3,-0.275),令f(x)=2x 2-3x-1.在区间(1.775,1.8)内用计算器可算得f(1.775)=-0.023 75,f(1.8)=0.08.于是f(1.775)·f(1.8)<0.所以这个方程在区间(1.775,1.8)内有一个解.由于|1.8-1.775|=0.025<0.1,所以原方程在区间(1.775,1.8)内的近似解可取为1.8.同理,可得方程在区间(-0.3,-0.275)内的近似解可取为-0.275.所以方程精确到0.1的近似解分别是1.8和-0.3.2.原方程即x 3-6x 2-3x+5=0,令f(x)=x 3-6x 2-3x+5,函数图象如下图所示.图3-1-2-9所以这个方程在区间(-2,0),(0,1),(6,7)内各有一个解.取区间(-2,0)的中点x 1=-1,用计算器可算得f(-1)=1.因为f(-2)·f(-1)<0,所以x 0∈(-2,-1).再取(-2,-1)的中点x 2=-1.5,用计算器可算得f(-1.5)=-7.375.因为f(-1.5)·f(-1)<0,所以x 0∈(-1.5,-1).同理,可得x 0∈(-1.25,-1),x 0∈(-1.125,-1),x 0∈(-1.125,-1.062 5).由于|(-1.062 5)-(-1.125)|=0.062 5<0.1,所以原方程在区间(-2,0)内的近似解可取为-1.062 5.同理,可得原方程在区间(0,1)内的近似解可取为0.7,在区间(6,7)内的近似解可取为6.3.3.(1)由题设有g(x)=2-[f(x)]2=2-(x 2+3x+2)2=-x 4-6x 3-13x 2-12x-2.(2)函数图象如下图所示.图3-1-2-10(3)由图象可知,函数g(x)分别在区间(-3,-2)和区间(-1,0)内各有一个零点.取区间(-3,-2)的中点x1=-2.5,用计算器可算得g(-2.5)=0.187 5.因为g(-3)·g(-2.5)<0,所以x0∈(-3,-2.5).再取(-3,-2.5)的中点x2=-2.75,用计算器可算得g(-2.75)≈0.28.因为g(-3)·g(-2.75)<0,所以x0∈(-3,-2.75).同理,可得x0∈(-2.875,-2.75),x0∈(-2.812 5,-2.75).由于|-2.75-(-2.812 5)|=0.062 5<0.1,所以原方程在区间(-3,-2)内的近似解可取为-2.812 5.同样可求得函数在区间(-1,0)内的零点约为-0.2.所以函数g(x)精确到0.1的零点约为-2.8或-0.2.点评:第2、3题采用信息技术画出函数图象,并据此明确函数零点所在的区间.在教学中,如果没有信息技术条件,建议教师直接给出函数图象或零点所在区间.。