函数的零点 开课 上海 吴淞中学

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3.4 函数的零点【课 型】 新授课. 【教学目标】1. 结合二次函数的图象,能判断二次函数零点的存在性,会求简单函数的零点,了解函数的零点与方程根的关系。

2.理解在函数的零点两侧函数值乘积小于0这一结论的实质.3. 知道用“二分法”可求函数的零点.在用“二分法”解高次方程过程中,从对函数图像与x 轴交点和函数对应方程解的关系的探究过程中,获得解高次方程的“二分法”,从而体验数形结合数学思想方法的魅力.熟悉计算器的应用.5.体验函数零点概念的形成过程,提高数学知识的综合应用能力,让学生初步体会事物间相互转化的辩证思想。

通过参与学习,感受获取知识、获得成功的喜悦.【教学重点】 函数的零点及有关概念.【教学难点】 函数的零点、利用“二分法”求零点的近似值.一、创设情景请你填空,探索一元二次方程的根与二次函数图象之间的关系.问题1:从该表你可以得出什么结论?问题2:其他的函数与方程之间也有类似的关系吗?请举例.由此得出:一般地,对函数)(x f y =,当c x =时,0)(=c f ,则c x =是方程0)(=x f 的解,c 也就是函数)(x f y =的图像与x 轴的交点的横坐标.由简单到复杂,使学生初步感知函数的图像与方程根的关系。

二、形成概念一般地,对于函数))((D x x f y ∈=,如果存在实数)(D c c ∈,当c x =时,0)(=c f ,那么就把c x =叫做函数))((D x x f y ∈=的零点.事实上,函数的零点就是方程0)(=x f 的解.三、深化概念回到二次函数的那张表中指出零点例 1 求下列函数的零点 1)f (x )=x (x 2-16)2)22)(23--+=x x x x f.说明 通过函数的图像零点分析,可以把方程的解的情况的研究,对应函数图像与x 轴交点的情况的研究,使某些方程问题与函数问题得到统一.四、深入探究问题:所有函数都存在零点吗?什么条件下才能确定零点的存在呢?探究: (I )观察二次函数32)(2--=x x x f 的图象:○1 在区间(-2,0)上有零点______;)2(-f ·)0(f _____0(<或>).a 0bc dy问:已知函数 ()y f x =在区间[a,b]上有定义,且满足()()0f a f b < ,是否一定在区间(a,b )内存在零点?零点性质:如果函数)(x f y =在定义区间[]b a ,上的图像是一条连续不断的曲线,且有0)()(<⋅b f a f ,那么在区间),(b a 内一定存在一个实数c ,使0)(=c f ,也就是在),(b a 内,函数)(x f y =有零点说明:1.两个条件缺一不可2.有零点表示至少有一个,可以有多个.问:若函数在区间(a,b)内有零点,是否一定能得出0)()(<⋅b f a f ? 问:若改为 0)()(<⋅b f a f ,是否能得出(a,b)内一定没有零点? 3.反之,不成立问:在加上什么样的条件,区间(a , b )内就有且仅有一个零点了呢? 4.单调,唯一如果函数 y=f(x) 在[a,b]上,图象是连续的,并且f(a) · f(b)﹤0, 且是单调函数,那么,这个函数在(a,b)内必有惟一的一个零点。

结论: 定理的作用,判定零点的存在,并找出零点所在的区间 例2:在下列哪个区间内,函数f (x)= x 3+3x -5 一定有零点( ) A 、(-1,0) B 、(0,1) C 、(1,2) D 、(2,3) 例3:已知函数f(x)的图象是连续不断的,且有如下的x ,f(x)对应值表:那么该函数在区间[1,6]上有( )零点A 、只有3个B 、至少有3个 C 、至多有3个 D 、无法确定说明 通过问题讨论,加深学生对概念的理解与掌握.四、应用举例例2.有一块边长为13厘米的正方形金属薄片,如果先在它的四个角上都剪去一个边长是x 厘米的小正方形,然后做成一个容积是140立方厘米的无盖长方体盒子(如图),那么x 的值是多少(精确到10⋅)?解: 根据题意,得140)213(2=-x x 即014016952423=-+-x x x .求这个三次方程在)213,0(内的实数根,就是求函数)2130(140169524)(23<<-+-=x x x x x f 的零点. 列表,先用描点法作出函数)(x f 在区间)13,0(上的大致图像对于二次函数,我们有求根公式,可以求出其零点,而对三次函数或更高次的函数,可以借助于计算机(器)求解由表和图可以看出,函数)(x f 在区间)2,1(、)4,3(内各有一个零点. 问:用什么方式去求)4,3(内的零点的近似值呢? 数值试探法3.1~3.9问:用什么样的数值去试探才能较快的接近零点?CCTV2“幸运52”片段 :主持人李咏说道:猜一猜这架家用型数码相机的价格.观众甲:2000! 李咏:高了! 观众乙:1000! 李咏:低了!观众丙:1500! 李咏:还是低了!········由此判断价格应该在1500~2000之间,如果再猜呢?二分法能比较快速的接近零点下面寻求函数140169524)(23-+-=x x x x f 在)4,3(内的零点的近似值(精确到10⋅). ⑴取)4,3(的中点1x ,5.32431=+=x , 14)5.3()(1-==f x f ,因为0)5.3()3(<⋅f f ,所以)(x f 在)5.3,3(内有零点. ⑵取)5.3,3(的中点2x ,25.325.332=+=x , 6875.2)25.3()(2-==f x f . 因为0)25.3()3(<⋅f f ,所以)(x f 在)25.3,3(内有零点.⑶取)25.3,3(的中点3x ,125.3225.333=+=x , 3828.2)125.3()(3==f x f .因为0)25.3()125.3(<⋅f f ,所以)(x f 在)25.3,125.3(内有零点. ⑷取)25.3,125.3(的中点4x ,1875.3225.3125.34=+=x , 0986.0)1875.3()(4-==f x f .因为0)1875.3()125.3(<⋅f f ,所以)(x f 在)1875.3,125.3(内有零点. ⑸取)1875.3,125.3(的中点5x ,15625.321875.3125.35=+=x , 15589.1)15625.3()(5==f x f .因为0)1875.3()15625.3(<⋅f f ,所以)(x f 在)1875.3,15625.3(内有零点.因为区间)1875.3,15625.3(的两个端点值,精确到1.0的近似值都是2.3,所以)(x f 在区间)4,3(内的零点的近似值是2.3(精确到10⋅).同样,可求得)(x f 在区间)2,1(内的零点近似值是3.1.因此,上述问题中正方形所剪去的小正方形的边长约是3.1厘米或2.3厘米.从上面的解题过程中可以得出,通过每次把)(x f y =的零点所在的小区间收缩一半的方法,使区间的两个端点逐步逼近函数的零点,以求得零点的近似值,这种方法叫做二分法.小结 :用二分法求函数零点的基本步骤:1. 确定初始区间[a,b],验证f(a)f(b)<02. 求区间[a,b] 的中点1x3. 计算f(1x ) 并判断:(1) 如果f(1x )=0,则1x 就是f(x)的零点,计算终止;(2) 如果f(a)f(1x )<0,则零点1*(,)x a x ∈,否则零点1*(,)x x b ∈ 4. 重复步骤2~3,直至所得区间的两端点在要求的精确度下取得的近似值相等口诀:定区间,找中点, 中值计算两边看. 同号去,异号算, 零点落在异号间. 周而复始怎么办? 精确度上来判断六、课堂小结1.函数的零点,三个等价 2.零点性质:3.由于实际问题中列出的方程可能是相当复杂的,因而确实存在求函数零点近似值的问题.二分法是解决这一问题的实用且基本的方法.通过对函数零点的研究,能使我们体会二分法和逼近思想,熟悉计算器的应用.3)二次函数f(x)=ax 2+bx+c 是偶函数,它有两个零点x 1,x 2,则x 1+x 2=________.七、课外作业高中一年级第一学期(练习部分)习题3.4 A 组12,B 组10. 【备用题】(基础型)1)若函数)(123)(R x a ax x f ∈+-=在)1,1(-内有零点,则实数a 的取值范围是 .解:因为函数)(x f 的图像是直线,所以由题意 0)1()1(<⋅-f f ,即0)123()123(<+-⋅+--a a a a ,因此a 的取值范围是),51()1,(+∞⋃--∞2)定义在R 上的奇函数f(x)有三个零点123,,x x x ,则下面关系中正确的是( )A. 123,,x x x >0B. 123,,x x x =0C. 123,,x x x <0D.以上三种关系都可能 (拓展型):求证:函数)4(44)(-≥-++=x x x x f 在),4(∞-内有且只有一个零点.证明:设+∞<<<-214x x ,则 )()(21x f x f -44442211+-+--++=x x x x 212144x x x x -++-+=2121214444x x x x x x -++++--+=0)1441)((2121<++++-=x x x x , 即 0)()(21<-x f x f ,)()(21x f x f <.所以,函数)4(44)(-≥-++=x x x x f 在),4(∞-上是增函数.又8)4(-=-f ,22)4(=f ,022)8()4()4(<⋅-=⋅-f f ,所以,函数)(x f 在)4,4(-内有零点.由于函数)(x f 在),4(∞-上具有单调性,因此)(x f 在),4(∞-内有零点并且只有一个零点.【教学反思】。