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1、(人教版)精品數(shù)學(xué)教學(xué)資料
3.1.2 用二分法求方程的近似解
課時目標(biāo) 1.理解二分法求方程近似解的原理.2.能根據(jù)具體的函數(shù),借助于學(xué)習(xí)工具,用二分法求出方程的近似解.3.知道二分法是求方程近似解的一種常用方法,體會“逐步逼近”的思想.
1.二分法的概念
對于在區(qū)間[a,b]上連續(xù)不斷且____________的函數(shù)y=f(x),通過不斷地把函數(shù)f(x)的零點所在的區(qū)間__________,使區(qū)間的兩個端點______________,進(jìn)而得到零點近似值的方法叫做二分法.由函數(shù)的零點與相應(yīng)方程根的關(guān)系,可用二分法來求_________________________
2、_______________________________________________.
2.用二分法求函數(shù)f(x)零點近似值的步驟:
(1)確定區(qū)間[a,b],驗證____________,給定精確度ε;
(2)求區(qū)間(a,b)的中點____;
(3)計算f(c);
①若f(c)=0,則________________;
②若f(a)·f(c)<0,則令b=c(此時零點x0∈________);
③若f(c)·f(b)<0,則令a=c(此時零點x0∈________).
(4)判斷是否達(dá)到精確度ε:即若|a-b|<ε,則得到零點近
3、似值a(或b);否則重復(fù)(2)~(4).
一、選擇題
1.用“二分法”可求近似解,對于精確度ε說法正確的是( )
A.ε越大,零點的精確度越高
B.ε越大,零點的精確度越低
C.重復(fù)計算次數(shù)就是ε
D.重復(fù)計算次數(shù)與ε無關(guān)
2.下列圖象與x軸均有交點,其中不能用二分法求函數(shù)零點的是( )
3.對于函數(shù)f(x)在定義域內(nèi)用二分法的求解過程如下:f(2 007)<0,f(2 008)<0,f(2 009)>0,則下列敘述正確的是( )
A.函數(shù)f(x)在(2 007,2 008)內(nèi)不存在零點
B.函數(shù)f(x)在(2 008,2 009)內(nèi)不存
4、在零點
C.函數(shù)f(x)在(2 008,2 009)內(nèi)存在零點,并且僅有一個
D.函數(shù)f(x)在(2 007,2 008)內(nèi)可能存在零點
4.設(shè)f(x)=3x+3x-8,用二分法求方程3x+3x-8=0在x∈(1,2)內(nèi)近似解的過程中得f(1)<0,f(1.5)>0,f(1.25)<0,則方程的根落在區(qū)間( )
A.(1,1.25) B.(1.25,1.5)
C.(1.5,2) D.不能確定
5.利用計算器,列出自變量和函數(shù)值的對應(yīng)關(guān)系如下表:
x
5、0.2
0.6
1.0
1.4
1.8
2.2
2.6
3.0
3.4
…
y=2x
1.149
1.516
2.0
2.639
3.482
4.595
6.063
8.0
10.556
…
y=x2
0.04
0.36
1.0
1.96
3.24
4.84
6.76
9.0
11.56
…
那么方程2x=x2的一個根位于下列哪個區(qū)間內(nèi)( )
A.(0.6,1.0) B.(1.4,1.8)
C.(1.8,2.2) D.(2
6、.6,3.0)
6.已知x0是函數(shù)f(x)=2x+的一個零點.若x1∈(1,x0),x2∈(x0,+∞),則( )
A.f(x1)<0,f(x2)<0 B.f(x1)<0,f(x2)>0
C.f(x1)>0,f(x2)<0 D.f(x1)>0,f(x2)>0
題 號
1
2
3
4
5
6
答 案
二、填空題
7.若函數(shù)f(x)的圖象是連續(xù)不間斷的,根據(jù)下面的表格,可以斷定f(x)的零點所在的區(qū)間為________.(只
7、填序號)
①(-∞,1]?、赱1,2]?、踇2,3]?、躘3,4]
⑤[4,5]?、轠5,6]?、遊6,+∞)
x
1
2
3
4
5
6
f(x)
136.123
15.542
-3.930
10.678
-50.667
-305.678
8.用“二分法”求方程x3-2x-5=0在區(qū)間[2,3]內(nèi)的實根,取區(qū)間中點為x0=2.5,那么下一個有根的區(qū)間是________.
9.在用二分法求方程f(x)=0在[0,1]上的近似解時,經(jīng)計算,f(0.625)<0,f(0.75)>0,f(0.687 5)<0,即可得出方程的一個近似解為___
8、_________(精確度為0.1).
三、解答題
10.確定函數(shù)f(x)=+x-4的零點所在的區(qū)間.
11.證明方程6-3x=2x在區(qū)間[1,2]內(nèi)有唯一一個實數(shù)解,并求出這個實數(shù)解.(精確度0.1)
能力提升
12.下列是關(guān)于函數(shù)y=f(x),x∈[a,b]的命題:
①若x0∈[a,b]且滿足f(x0)=0,則(x0,0)是f(x)的一個零點;
②若x0是f(x)在[a,b]上的零點,則可用二分法求x0的近似值;
③函數(shù)f(x)的零點是方程f(x)=0的根,但f(x)=0的根不一定是函數(shù)f(
9、x)的零點;
④用二分法求方程的根時,得到的都是近似值.
那么以上敘述中,正確的個數(shù)為( )
A.0 B.1 C.3 D.4
13.在26枚嶄新的金幣中,混入了一枚外表與它們完全相同的假幣(重量稍輕),現(xiàn)在只有一臺天平,請問:你最多稱幾次就可以發(fā)現(xiàn)這枚假幣?
1.能使用二分法求方程近似解的方法僅對函數(shù)的變號零點適用,對函數(shù)的不變號零點不適用.
2.二分法實質(zhì)是一種逼近思想的應(yīng)用.區(qū)間長度為1時,使用“
10、二分法”n次后,精確度為.
3.求函數(shù)零點的近似值時,所要求的精確度不同,得到的結(jié)果也不相同.精確度為ε,是指在計算過程中得到某個區(qū)間(a,b)后,若其長度小于ε,即認(rèn)為已達(dá)到所要求的精確度,可停止計算,否則應(yīng)繼續(xù)計算,直到|a-b|<ε為止.
3.1.2 用二分法求方程的近似解
知識梳理
1.f(a)·f(b)<0 一分為二 逐步逼近零點 方程的近似解
2.(1)f(a)·f(b)<0 (2)c (3)①c就是函數(shù)的零點?、?a,c)
③(c,b)
作業(yè)設(shè)計
1.B [依“二分法”的具體步驟可知,ε越大,零點的精確度越低.]
2.A [
11、由選項A中的圖象可知,不存在一個區(qū)間(a,b),使f(a)·f(b)<0,即A選項中的零點不是變號零點,不符合二分法的定義.]
3.D
4.B [∵f(1)·f(1.5)<0,x1==1.25.
又∵f(1.25)<0,∴f(1.25)·f(1.5)<0,
則方程的根落在區(qū)間(1.25,1.5)內(nèi).]
5.C [設(shè)f(x)=2x-x2,根據(jù)列表有f(0.2)=1.149-0.04>0,
f(0.6)>0,f(1.0)>0,f(1.4)>0,f(1.8)>0,f(2.2)<0,f(2.6)<
12、;0,f(3.0)<0,f(3.4)<0.因此方程的一個根在區(qū)間(1.8,2.2)內(nèi).]
6.B [∵f(x)=2x-,f(x)由兩部分組成,2x在(1,+∞)上單調(diào)遞增,-在(1,+∞)上單調(diào)遞增,∴f(x)在(1,+∞)上單調(diào)遞增.∵x1<x0,∴f(x1)<f(x0)=0,
又∵x2>x0,∴f(x2)>f(x0)=0.]
7.③④⑤
8.[2,2.5)
解析 令f(x)=x3-2x-5,則f(2)=-1<0,f(3)=16>0,
f(2.5)=15.625-10=5.625>0.
∵f(2)·f(2.5)&l
13、t;0,∴下一個有根的區(qū)間為[2,2.5).
9.0.75或0.687 5
解析 因為|0.75-0.687 5|=0.062 5<0.1,
所以0.75或0.687 5都可作為方程的近似解.
10.解 (答案不唯一)
設(shè)y1=,y2=4-x,則f(x)的零點個數(shù)即y1與y2的交點個數(shù),作出兩函數(shù)圖象,如圖.
由圖知,y1與y2在區(qū)間(0,1)內(nèi)有一個交點,
當(dāng)x=4時,y1=-2,y2=0,f(4)<0,
當(dāng)x=8時,y1=-3,y2=-4,f(8)=1>0,
∴在(4,8)內(nèi)兩曲線又有一個交點.
故函數(shù)f(x)的兩零點所在的區(qū)間為(0,1),(4,
14、8).
11.證明 設(shè)函數(shù)f(x)=2x+3x-6,
∵f(1)=-1<0,f(2)=4>0,
又∵f(x)是增函數(shù),
∴函數(shù)f(x)=2x+3x-6在區(qū)間[1,2]內(nèi)有唯一的零點,
則方程6-3x=2x在區(qū)間[1,2]內(nèi)有唯一一個實數(shù)解.
設(shè)該解為x0,則x0∈[1,2],
取x1=1.5,f(1.5)≈1.33>0,f(1)·f(1.5)<0,
∴x0∈(1,1.5),
取x2=1.25,f(1.25)≈0.128>0,
f(1)·f(1.25)<0,∴x0∈(1,1.25),
取x3=1.125,f(1.125
15、)≈-0.444<0,
f(1.125)·f(1.25)<0,∴x0∈(1.125,1.25),
取x4=1.187 5,f(1.187 5)≈-0.16<0,
f(1.187 5)·f(1.25)<0,
∴x0∈(1.187 5,1.25).
∵|1.25-1.187 5|=0.062 5<0.1,
∴1.187 5可作為這個方程的實數(shù)解.
12.A [∵①中x0∈[a,b]且f(x0)=0,∴x0是f(x)的一個零點,而不是(x0,0),∴①錯誤;②∵函數(shù)f(x)不一定連續(xù),∴②錯誤;③方程f(x)=0的根一定是函數(shù)f(x)的零點,∴③錯誤;④用二分法求方程的根時,得到的根也可能是精確值,∴④也錯誤.]
13.解 第一次各13枚稱重,選出較輕一端的13枚,繼續(xù)稱;
第二次兩端各6枚,若平衡,則剩下的一枚為假幣,否則選出較輕的6枚繼續(xù)稱;
第三次兩端各3枚,選出較輕的3枚繼續(xù)稱;
第四次兩端各1枚,若不平衡,可找出假幣;若平衡,則剩余的是假幣.
∴最多稱四次.