高中数学 《函数与方程-3.1.2用二分法求方程的近似解》说课稿1 新人教A版必修1

1 3 1 23 1 2 用二分法求方程的近似解用二分法求方程的近似解 从容说课从容说课 求方程的解是常见的数学问题 这之前我们都是在等式状态下研究方程的变化关系 从而得到诸如求根公式等方程解 但有些方程求精确解较难 本课试图从另一个角度来求方 程的近似解 说求方程的近似解倒不如说是逼近解 本课重点是学习一种思维方式 通过研究一元二次方程的根及相应的函数图象与轴交点的横坐标的关系 导出函数的 零点的概念 以具体函数在某闭区间上存在零点的特点 探究在某区间上图象连续的函数 存在零点的判定方法 以求具体方程的近似解介绍 二分法 并总结其实施步骤等 都体 现了从具体到一般的认知过程 教学时 要注意让学生通过具体实例的探究 归纳概括所发 现的结论或规律 并用准确的数学语言表述出来 三维目标三维目标 一 知识与技能 根据具体函数的图象 能借助计算器用二分法求相应方程的近似解 了解这种方法是 求方程近似解的常用方法 二 过程与方法 1 自主学习 了解逼近思想 极限思想 2 探究与活动 适当借助现代化的计算工具解决问题 变人解为机器解 三 情感态度与价值观 通过具体实例的探究 归纳概括所发现的结论或规律 体会从具体到一般的认知过程 教学重点教学重点 通过用 二分法 求方程的近似解 使学生体会函数的零点与方程根之间的关系 初 步形成用函数观点处理问题的意识 教学难点教学难点 在利用 二分法 求方程的近似解的过程中 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 要解决这一困难 需要恰当地使用信息技术工具 教具准备教具准备 多媒体课件 电脑 Excel 软件 教学过程教学过程 一 创设情景 引入新课 师 大家先来看一段录像 放映 CCTV2 幸运 52 片断 主持人李咏说道 猜一猜这件商品的价格 观众甲 2000 李咏 高了 观众甲 1000 李咏 低了 观众甲 1700 李咏 高了 观众甲 1400 李咏 低了 观众甲 1500 李咏 低了 观众甲 1550 李咏 低了 观众甲 1580 李咏 高了 观众甲 1570 李咏 低了 观众甲 1578 李咏 低了 观众甲 1579 李咏 这件商品归你了 下一件 师 如果让你来猜一件商品的价格 你如何猜 生甲 先初步估算一个价格 如果高了再每隔一元降低报价 生乙 这样太慢了 先初步估算一个价格 如果高了再每隔 100 元降低报价 如果低了 每 50 元上涨 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 生丙 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再求其半报出价格 如果低了就把刚刚报出的价格与 前面高的价格结合起来取其和的半价 2 二 讲解新课 师 第三个同学的回答可以帮助我们解一些数学问题 现在的问题是 能否求解方程 lnx 2x 6 0 如果能求解的话 怎么去解 你能用函数零点的性质吗 学生共同探索 倡导学生积极主动 勇于探索的学习方式 有助于发挥学生学习的主 动性 先分组讨论 后各组发表意见 归纳如下 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 5 f 2 75 0 所以零点在区间 2 5 2 75 内 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越来越小 见下表和图 这样 在一定精确度下 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 所以 我们可以将x 2 54 作为函数f x lnx 2x 6 零点的近似值 也即方程 lnx 2x 6 0 根的近似值 区间中点的值中点函数近似值 2 3 2 5 0 084 2 5 3 2 750 512 2 5 2 75 2 6250 215 2 5 2 625 2 56250 066 2 5 2 5625 2 53125 0 009 2 53125 2 5625 2 5468750 029 2 53125 2 546875 2 53906250 010 2 53125 2 5390625 2 535156250 001 由此得到 1 二分法 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 用二分法求函数f x 零点近似值的步骤 1 确定区间 a b 验证f a f b 0 给定精确度 2 求区间 a b 的中点x1 3 计算f x1 若f x1 0 则x1就是函数的零点 若f a f x1 0 则令b x1 此时零点x0 a x1 若f x1 f b 0 则令a x1 此时零点x0 x1 b 4 判断是否达到精确度 即若 a b 则得到零点近似值a 或b 否则 3 重复 2 4 由函数的零点与相应方程根的关系 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 例 1 教科书 P105例 2 本例说明求方程的根的近似值可以转化为求函数的零点的近似值 并让学生体会用二 分法求方程的近似解的完整过程 此例也可以按下面的方法解答 原方程化为 2x 3x 7 0 令f x 2x 3x 7 则原方程的根为函数f x 的零点 因为f 1 2 f 2 3 所以f 1 f 2 0 即函数f x 在 1 2 内 存在零点 因为f x 在 R R 上是增函数 所以函数f x 在 1 2 内有唯一的零点 根据二分法 用计算器得出以下表格 通过上述表格 我们得知函数唯一的零点x0在区间 1 375 1 4375 内 即 1 375 x0 1 4375 所以原方程精确到 0 1 的近似解为 1 4 三 课堂练习 教科书 P106练习 解答 1 由题设可知f 0 1 4 0 f 1 1 6 0 于是f 0 f 1 0 4 所以函数f x 在区间 0 1 内有一个零点 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 6875 x0 0 65625 0 6875 由于 0 6875 0 65625 0 03125 0 1 此时区间 0 65625 0 6875 的两个端点精确到 0 1 的近似值都是 0 7 所以原函数 在区间 0 1 内精确到 0 1 的零点约为 0 7 2 原方程即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 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x0 2 5 2 75 同理可得x0 2 5 2 625 x0 2 5625 2 625 x0 2 5625 2 59375 x0 2 578125 2 59375 x0 2 5859375 2 59375 由于 2 5859375 2 59375 0 0078125 0 01 此时区间 2 5859375 2 59375 的两个端点精确到 0 01 的近似值都是 2 59 所以 原方程精确到 0 01 的近似解为 2 59 四 课堂小结 求函数零点的二分法 对函数图象是连续不间断的一类函数的变号零点都有效 如果一 种计算方法对某一类问题 不是个别问题 都有效 计算可以一步一步地进行 每一步都 能得到唯一的结果 我们常把这一类问题的求解过程叫做解决这一类问题的一种算法 算法 是刻板的 机械的 有时要进行大量的重复计算 但它的优点是一种通法 只要按部就班 地去做 总会算出结果 更大的优点是 它可以让计算机来实现 例如 我们可以编写程序 快速地求出一个函数的零点