数学学案:课堂导学求函数零点近似解的一种计算方法——二分法.docxVIP

数学学案:课堂导学求函数零点近似解的一种计算方法——二分法.docx

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课堂导学

三点剖析

一、函数零点的性质

【例1】函数f(x)=x3-2x2+3x—6在区间[—2,4]上的零点必定在()

A.[-2,1]内B.[,4]内

C.[1,]内D。[,]内

解析:由于f(-2)=-8-8—6—6=-28〈0,f(4)=64-32+12-6=38〉0,

且f()=f(1)=1—2+3-6=—4〈0,

∴零点在区间[1,4]内。

又f()=f()=+—6=—11〉0,

∴零点在区间[1,]内.

又f()=f()0,

∴零点在区间[,]内.∴选D。

答案:D

二、求方程的近似解

【例2】求方程2x3+3x-3=0的一个实数解,精确到0.01.

思路分析:考查函数f(x)=2x3+3x—3,从一个两端函数值反号的区间开始,应用二分法逐步缩小方程实数解所在的区间。

解:经试算,f(0)=—30,f(2)=19〉0,

所以函数f(x)=2x3+3x-3在[0,2]内存在零点,

即方程2x3+3x—3=0在[0,2]内有解.

取[0,2]的中点1,经计算f(1)=20,

又f(0)〈0,

所以方程2x3+3x—3=0在[0,1]内有解。

如此下去,得到方程2x3+3x-3=0实数解所在区间如下表所示。

左端点

右端点

第1次

0

2

第2次

0

1

第3次

0.5

1

第4次

0.5

0。75

第5次

0。625

0.75

第6次

0.6875

0。75

第7次

0。71875

0。75

第8次

0.734375

0。75

第9次

0.734375

0。7421875

∵0.7421875-0.734375=0.00781250.01。

∴x10==0。73828125≈

0。74为方程2x3+3x-3=0精确到0.01的一个实数解.

三、函数零点的应用

【例3】已知二次函数f(x)=ax2+bx+c.

(1)若abc且f(1)=0,证明f(x)必有两个零点;

(2)若对x1、x2∈R且x1〈x2,f(x1)≠f(x2),方程f(x)=[f(x1)+f(x2)]有两个不等实根,证明必有一实根属于(x1,x2)。

证明:(1)∵f(1)=0,∴a+b+c=0。

又∵a〉b〉c,∴a0,c0,即ac〈0.

∴Δ=b2-4ac0.∴方程ax2+bx+c=0有两个不等实根.

故函数f(x)有两个零点.

(2)令g(x)=f(x)[f(x1)+f(x2)],则g(x1)=f(x1)[f(x1)+f(x2)]=,

g(x2)=f(x2)[f(x1)+f(x2)]=。∴g(x1)·g(x2)=[f(x1)—f(x2)]2。

∵f(x1)≠f(x2),∴g(x1)·g(x2)〈0.∴g(x)=0在(x1,x2)内必有一实根。

故f(x)=[f(x1)+f(x2)]在(x1,x2)内必有一实根.

各个击破

类题演练1

函数y=lgx的零点所在的大致区间是…()

A.(6,7)B。(7,8)C。(8,9)D.(9,10)

解析:代入验证,可知f(9)=lg9-10,f(10)=1〉0。∴f(9)·f(10)0。

答案:D

变式提升1

下列各图中函数图象与x轴均有公共点,但不能用二分法求公共点横坐标的是()

解析:用二分法只能求变号零点的近似值,而B中的零点是不变号零点,故选B.

答案:B

类题演练2

求方程x3-4x+1=0的一个正数的零点.(精确到0.1)

解析:设f(x)=x3-4x+1,

由于f(1)=—20,f(2)=1〉0,故可取区间[1,2]作为计算的初始区间。

用二分法逐次计算,列表如下:

端点(中点)坐标

计算中点的函数值

取区间

f(1)=-2〈0

x1==1。5

x2==1.75

x3==1.875

x4=1。813

x5=1。844f

f(2)=1〉0

f(1。5)=-1。625〈0

f(1.75)=-0.641〈0

f(1.875)=0。092

f(1。813)=—0。296

f(1。844)=-0.107

[1,2]

[1.5,2]

[1.75,2]

[1.75,1。875]

[1。813,1.875]

由上表计算可知区间[1.813,1.875]的长度小于0.1,∴这个区间的中点1.8437为所求函数的一个正实数零点近似值.

变式提升2

先用求根公式求出方程2x2—3x—1=0的解,用二分法求出这个方程的近似解.(精确到0。1)

解析:方程的两个解分别为x1=,x2=。

取区间(1.775,1.8)和(—0.3,—0。275)。

令f(x)=

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