返回

资料详情(天天资源网)

资料简介

3.1.2用二分法求方程的近似解课堂导学三点剖析一、用二分法求相应方程的近似解【例1】证明方程x3-3x+1=0在区间(1,2)内必有一根,并求出这个根的近似值(精确到0.01).证明:令f(x)=x3-3x+1,则f(x)在区间[1,2]上的图象是一条连续不断的曲线.∵f(1)=1-3+1=-1<0,f(2)=8-6+1=3>0,∴f(1)·f(2)<0,∴函数f(x)在区间(1,2)内必有一零点,∴方程x3-3x+1=0在区间(1,2)内必有一根x0.取区间(1,2)的中点x1=1.5,用计算器算得f(1.5)=-0.125.因为f(1.5)·f(2)<0,所以x0∈(1.5,2).再取(1.5,2)的中点x2=1.75,用计算器算得f(1.75)=1.109375.因为f(1.5)·f(1.75)<0,所以x0∈(1.5,1.75).又取(1.5,1.75)的中点x3=1.625.用计算器算得f(1.625)=0.416015625.因为f(1.5)·f(1.625)<0,所以x0∈(1.5,1.625).取(1.5,1.625)的中点x4=1.5625,用计算器算得f(1.5625)=0.127197265625.因为f(1.5)·f(1.5625)<0,所以x0∈(1.5,1.5625).取(1.5,1.5625)的中点x5=1.53125时,用计算器算得f(1.53125)=-0.003387451171875.因为f(1.53125)·f(1.5625)<0,所以x0∈(1.53125,1.5625).取(1.53125,1.5625)的中点x6=1.546875时,用计算器算得f(1.546875)=0.060771942138671875.因为f(1.53125)·f(1.546875)<0,所以x0∈(1.53125,1.546875).同理,可算得f(1.53125)·f(1.5390625)<0,x0∈(1.53125,1.5390625);f(1.53125)·f(1.53515625)<0,x0∈(1.53125,1.53515625).又当取(1.53125,1.53515625)的中点x9=1.533203125时, f(1.53125)·f(1.533203125)<0,即x0∈(1.53125,1.533203125).由于|1.53125-1.533203125|=0.001953125<0.01,此时区间(1.53125,1.533203125)的两个端点精确到0.01的近似值都是1.53,所以原方程精确到0.01的近似值为1.53.二、对二分法再理解【例2】有一块边长为30cm的正方形铁皮,将其四个角各截去一个边长为xcm的小正方形,然后折成一个无盖的盒子,如果要做成一个容积是1200cm3的无盖盒子,那么截去的小正方形的边长x是多少厘米(精确到0.1cm)?解析:盒子的体积y和以x为自变量的函数解析式为y=(30-2x)2x.如果要做成一个容积是1200cm3的无盖盒子,那么有方程(30-2x)2x=1200,其定义域为{x|0<x<15=.令f(x)=(30-2x)2x-1200,借助计算机画出函数图象.由图象可以看出,函数f(x)分别在区间(1,2)和(9,10)内各有一个零点,即方程(30-2x)2x=1200分别在区间(1,2)和(9,10)内各有一个解.下面用二分法求方程的近似解.取区间(1,2)的中点x1=1.5,用计算器算得f(1.5)=-106.5<0.因为f(1.5)·f(2)<0,所以x0∈(1.5,2).同理可得x0∈(1.5,1.75),x0∈(1.625,1.75),x0∈(1.6875,1.75),x0∈(1.6875,1.71875),x0∈(1.6875,1.703125),x0∈(1.6875,1.6953125).由于|1.6953125-1.6875|=0.0078125<0.1,此时区间(1.6875,1.6953125)的两个端点精确至0.1的近似值都是1.7,所以方程在区间(1,2)内精确到0.1的近似解为1.7.同理可得方程在区间(9,10)内精确到0.1的解为9.4.故如果要做成一个容积是1200cm3的无盖盒子,截去的小正方形的边长大约是1.7cm或9.4cm.温馨提示用二分法求方程的近似解的过程有两点须注意:1.计算量大;2.重复相同的计算步骤.因此,常借助计算器或通过设计一定的计算程序,借助计算机完成计算,在模块三同学们可以学到.三、“精确度为ε”与“精确到ε”【例3】借助计算器,分别按下面两种要求,用二分法求函数f(x)=lnx-在区间(2,3)内的零点:(1)精确度为0.1;(2)精确到0.1.解析:可证得函数在区间(2,3)上为增函数,由题设有f(2)≈-0.31<0,f(3)≈0.43>0,由于f(2)·f(3)<0,故函数f(x)在区间(2,3)内有一个零点x0,即x0∈(2,3).下面用二分法求函数f(x)=lnx-在区间(2,3)内零点的近似值:取区间(2,3)的中点x1=2.5,用计算器算得f(2.5)≈0.12>0,由于f(2)· f(2.5)<0,所以x0∈(2,2.5);再取区间(2,2.5)的中点x2=2.25,用计算器算得f(2.25)≈-0.08<0,由于f(2.25)·f(2.5)<0,所以x0∈(2.25,2.5).同理可得x0∈(2.25,2.375),x0∈(2.3125,2.375).(*)(1)由于|2.3125-2.375|=0.0625<0.1,所以区间[2.3125,2.375]上任意一个实数x0′均可作为f(x)在区间(2,3)内且精确度为0.1的零点的近似值(比如,可取x0′=2.35,2.342,2.375等);(2)接(*),同理可得,x0∈(2.34375,2.375),x0∈(2.34375,2.359375),x0∈(2.34375,2.3515625),x0∈(2.34375,2.34765625).由于区间(2.34375,2.34765625)的两个端点精确到0.1的近似值都是2.3,所以函数f(x)在区间(2,3)内精确到0.1的零点的近似值为2.3.各个击破类题演练1求方程x3+x2-2x-2=0的一个正实数解(精确到0.1).解析:列表:x01234…f(x)-2-262870…由表可知,f(1)·f(2)<0,说明该方程在区间(1,2)内有正实数解.取区间(1,2)的中点x1=1.5,由计算器可算得f(1.5)=0.625>0,因为f(1)·f(1.5)<0,所以x0∈(1,1.5).再取(1,1.5)的中点x2=1.25,由计算器可算得f(1.25)=-0.984<0,因为f(1.25)·f(1.5)<0,所以x0∈(1.25,1.5).同理可知x0∈(1.375,1.5),x0∈(1.375,1.438),而|1.375-1.438|=0.063<0.1,此时区间(1.375,1.438)的两个端点精确到0.1的近似值都为1.4,所以方程的一个正实数解为1.4.变式提升1用二分法求的近似值(精确到0.01).解析:设y=x3-3,则y=x3-3在(1,2)上是一条连续不断的曲线,∴y=x3-3在(1,2)上必有一零点x0.取(1,2)的中点x1=1.5,f(1.5)=0.375>0,∴x0∈(1,1.5).再取(1,1.5)的中点x2=1.25,f(1.25)=-1.046875<0,∴x0∈(1.25,1.5).再取(1.25,1.5)的中点x3=1.375,f(1.375)=-0.400390625<0,∴x0∈(1.375,1.5).这样反复计算下去,直到x0∈(1.44140625,1.443359375).∵区间两个端点精确到0.01都是1.44,∴y=x3-3的一个零点为1.44.即精确到0.01的近似值为1.44.温馨提示 1.使用二分法的前提是:y=f(x)在[a,b]上的图象是连续不断的一条曲线,且f(a)·f(b)<0.2.使用二分法求函数零点的步骤:①可以结合函数图象来初步判断根的分布区间;②利用二分法算下去,直到满足题目的精确度要求为止;③根据精确度要求写出方程的近似解.3.二分法求解零点的缺点:二分法的思想虽然简单,但是一方面若函数y=f(x0)在[a,b]上有几个零点时,只算出其中一个零点;另一方面,即使函数y=f(x)在[a,b]上有零点,也未必有f(a)·f(b)<0,即用二分法不能求函数的不变号零点,这就限制了二分法的使用范围.类题演练2一元二次方程可以用求根公式求根,但在没有求根公式的情况下,如何求方程2x3+3x-3=0的一个实数解?(精确度为0.01)解析:∵f(0)=-30,∴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,f(1)=2>0.又f(0) 查看更多

Copyright 2004-2019 ttzyw.com All Rights Reserved 闽ICP备18023965号-4

天天资源网声明:本站点发布的文章作品均来自用户投稿或网络整理,部分作品未联系到知识产权人或未发现有相关的知识产权登记

全屏阅读
关闭