《函数与方程、不等式之间的关系》函数PPT课件(第2课时)
第一部分内容:学 习 目 标
1.掌握函数零点的存在性定理,并会判断函数零点的个数. (重点)
2.了解二分法是求方程近似解的常用方法,掌握二分法是求函数零点近似解的步骤.(难点)
3.理解函数与方程之间的联系,并能用函数与方程思想分析问题、解决问题.(重点、难点)
核 心 素 养
1.通过存在性定理的学习,培养逻辑推理的素养.
2.通过二分法的学习,提升数据分析,数学建模的学科素养.
3.理解函数与方程之间的联系,提升数学抽象的学科素养.
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函数与方程不等式之间的关系PPT,第二部分内容:自主预习探新知
1.函数零点的存在性定理
如果函数y=f(x)在区间[a,b]上的图像是连续不断的,并且 f(a)f(b)<0 (即在区间两个端点处的函数值异号),则函数y=f(x)在区间[a,b]中至少有一个零点,即∃x0∈[a,b],f(x0)=0.
2.二分法的定义
(1)二分法的条件:函数y=f(x)在区间[a,b]上连续不断且 f(a)f(b)<0.
(2)二分法的过程: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,进而得到零点的近似值的方法,称为二分法.由函数的零点与相应方程根的关系,也可以用二分法求方程的近似解.
3.用二分法求函数零点近似值的步骤
给定精确度ε,用二分法求函数f(x)在[a,b]上的零点近似值的步骤是:
第一步 检查|b-a|<2ε是否成立,如果成立,取x1=a+b2,计算结束;如果不成立,转到第二步.
第二步 计算区间[a,b]的中点a+b2对应的函数值,若fa+b2=0,取x1=a+b2,计算结束;若fa+b2≠0,转到第三步.
第三步 若f(a)fa+b2<0,将a+b2的值赋给b用a+b2→b表示,下同,回到第一步;若fa+b2f(b)<0,将a+b2的值赋给a,回到第一步.
初试身手
1.下列函数不宜用二分法求零点的是( )
A.f(x)=x3-1 B.f(x)=ln x+3
C.f(x)=x2+22x+2 D.f(x)=-x2+4x-1
2.若函数f(x)在区间[a,b]上为单调函数,且图像是连续不断的曲线,则下列说法中正确的是( )
A.函数f(x)在区间[a,b]上不可能有零点
B.函数f(x)在区间[a,b]上一定有零点
C.若函数f(x)在区间[a,b]上有零点,则必有f(a)•f(b)<0
D.若函数f(x)在区间[a,b]上没有零点,则必有f(a)•f(b)>0
3.用“二分法”可求近似解,对于精确度ε说法正确的是( )
A.ε越大,零点的精确度越高
B.ε越大,零点的精确度越低
C.重复计算次数就是ε
D.重复计算次数与ε无关
4.若函数f(x)的图像是连续不断的,且f(0)>0,f(1)•f(2)•f(4)<0,则下列命题正确的是________.
①函数f(x)在区间(0,1)内有零点;
②函数f(x)在区间(1,2)内有零点;
③函数f(x)在区间(0,2)内有零点;
④函数f(x)在区间(0,4)内有零点.
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函数与方程不等式之间的关系PPT,第三部分内容:合作探究提素养
判断函数零点所在的区间
【例1】求证:方程x4-4x-2=0在区间[-1,2]内至少有两个实数解.
[证明] 设f(x)=x4-4x-2,其图像是连续曲线.
因为f(-1)=3>0,f(0)=-2<0,f(2)=6>0,
所以方程在(-1,0),(0,2)内都有实数解.
从而证明该方程在给定的区间内至少有两个实数解.
规律方法
一般而言,判断函数零点所在区间的方法是将区间端点代入函数求出函数的值,进行符号判断即可得出结论.此类问题的难点往往是函数值符号的判断,可运用函数的有关性质进行判断.
跟踪训练
1.若函数y=f(x)在区间[a,b]上的图像为连续不断的一条曲线,则下列说法正确的是( )
A.若f(a)f(b)>0,则不存在实数c∈(a,b)使得f(c)=0
B.若f(a)f(b)<0,则存在且只存在一个实数c∈(a,b)使得f(c)=0
C.若f(a)f(b)>0,则有可能存在实数c∈(a,b)使得f(c)=0
D.若f(a)f(b)<0,则有可能不存在实数c∈(a,b)使得f(c)=0
对二分法概念的理解
【例2】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( )
B [利用二分法求函数的零点必须满足零点两侧函数值异号,在选项B中,不满足零点两侧函数值异号,不能用二分法求零点.由于A、C、D中零点的两侧函数值异号,故可采用二分法求零点.]
规律方法
二分法是求一般函数的零点的一种通法,使用二分法的前提条件是:函数零点的存在性.对“函数在区间[a,b]上连续”的理解如下:不管函数在整个定义域内是否连续,只要找得到包含零点的区间上函数图像是连续的即可.
用二分法求函数零点
【例3】求函数f(x)=x2-5的负零点.(精确度为0.1)
[解] 由于f(-2)=-1<0,f(-3)=4>0,故取区间(-3,-2)作为计算的初始区间,用二分法逐次计算,列表如下:
规律方法
利用二分法求函数零点应关注三点
1要选好计算的初始区间,这个区间既要包含函数的零点,又要使其长度尽量小.
2用列表法往往能比较清晰地表达函数零点所在的区间.
3根据给定的精确度,及时检验所得区间长度是否达到要求,以决定是停止计算还是继续计算.
课堂小结
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,根据所要求的精确度,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其零点,只有满足:
(1)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.
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函数与方程不等式之间的关系PPT,第四部分内容:当堂达标固双基
1.函数y=-x2+8x-16在区间[3,5]上( )
A.没有零点 B.有一个零点
C.有两个零点 D.有无数个零点
2.用二分法求函数f(x)=x3+x2-2x-2的一个正零点的近似值(精确到0.1)时,依次计算得到如下数据:f(1)=-2,f(1.5)=0.625,f(1.25)≈-0.984,f(1.375)≈-0.260,关于下一步的说法正确的是( )
A.已经达到精确度的要求,可以取1.4作为近似值
B.已经达到精确度的要求,可以取1.375作为近似
C.没有达到精确度的要求,应该接着计算f(1.437 5)
D.没有达到精确度的要求,应该接着计算f(1.312 5)
3.函数图像与x轴均有交点,但不宜用二分法求交点横坐标的是( )
4.用二分法求函数零点,函数的零点总位于区间[an,bn]上,
当|an-bn|<ε时,函数的近似零点an+bn2与真正零点的误差不超过
A.ε B.12ε
C.2ε D.14ε
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