数学必修一 函数的零点教案

  • 格式:doc
  • 大小:649.12 KB
  • 文档页数:7

4.1.1方程的根与函数的零点学习目标1.理解函数(结合二次函数)零点的概念,领会函数零点与相应方程要的关系,掌握零点存在的判定条件.2.通过观察二次函数图象,并计算函数在区间端点上的函数值之积的特点,找到连续函数在某个区间上存在零点的判断方法.学习重点、难点重点: 零点的概念及存在性的判定.难点: 零点的确定.学习过程(一)课题1、提出问题:一元二次方程 a x 2+bx+c=0 (a ≠0)的根与二次函数y=a x 2+bx+c(a ≠0)的图象有什么关系?2.先来观察几个具体的一元二次方程的根及其相应的二次函数的图象:①方程0322=--x x 与函数322--=x x y②方程0122=+-x x 与函数122+-=x x y③方程0322=+-x x 与函数322+-=x x y(二)研讨新知函数零点的概念: 对于函数))((D x x f y ∈=,把使0)(=x f 成立的实数x 叫做函数))((D x x f y ∈=的零点.函数零点的意义:函数)(x f y =的零点就是方程0)(=x f 实数根,亦即函数)(x f y =的图象与x 轴交点的横坐标.即:方程0)(=x f 有实数根⇔函数)(x f y =的图象与x 轴有交点⇔函数)(x f y =有零点.函数零点的求法:求函数)(x f y =的零点:①(代数法)求方程0)(=x f 的实数根;②(几何法)对于不能用求根公式的方程,可以将它与函数)(x f y =的图象联系起来,并利用函数的性质找出零点.1.根据函数零点的意义,其求法有:①代数法;②几何法.2.根据函数零点的意义探索研究二次函数的零点情况,并进行交流,总结概括形成结论.二次函数的零点:二次函数)0(2≠++=a c bx ax y .(1)△>0,方程02=++c bx ax 有两不等实根,二次函数的图象与x 轴有两个交点,二次函数有两个零点.(2)△=0,方程02=++c bx ax 有两相等实根(二重根),二次函数的图象与x 轴有一个交点,二次函数有一个二重零点或二阶零点.(3)△<0,方程02=++c bx ax 无实根,二次函数的图象与x 轴无交点,二次函数无零点.3.零点存在性的探索:(Ⅰ)观察二次函数32)(2--=x x x f 的图象:① 在区间]1,2[-上有零点______;=-)2(f _______,=)1(f _______,)2(-f ·)1(f _____0(<或>=). ② 在区间]4,2[上有零点______;)2(f ·)4(f ____0(<或>=).(Ⅱ)观察下面函数)(x f y =的图象① 在区间],[b a 上______(有/无)零点;)(a f ·)(b f _____0(<或>=).② 在区间],[c b 上______(有/无)零点;)(b f ·)(c f _____0(<或>=). ③ 在区间],[d c 上______(有/无)零点;)(c f ·)(d f _____0(<或>=).(三)、巩固深化,发展思维1.例题例1. 求函数f(x)=322+--x x 的零点个数。

问题:(1)你可以想到什么方法来判断函数零点个数?(2)判断函数的单调性,由单调性你能得该函数的单调性具有什么特性?例2.求函数2223+--=x x x y ,并画出它的大致图象.2.P88页练习第二题的(1)、(2)小题(四)、作业P88页练习第二题的(3)、(4)小题。

4.1.2用二分法求方程的近似解(1)学习目标理解二分法求解方程的近似解的思想方法,会用二分法求解具体方程的近似解;体会程序化解决问题的思想,为算法的学习作准备。

学习重点、难点重点:用二分法求解函数f(x)的零点近似值的步骤。

难点:为何由︱a - b ︳< ε便可判断零点的近似值为a(或b)?学习设想(一)、创设情景提出问题:(1)一元二次方程可以用公式求根,但是没有公式可以用来求解放程 ㏑x +2x -6=0的根;联系函数的零点与相应方程根的关系,能否利用函数的有关知识来求她的根呢?(2)通过前面一节课的学习,函数f(x)=㏑x +2x -6在区间内有零点;进一步的问题是,如何找到这个零点呢?(二)、新知一个直观的想法是:如果能够将零点所在的范围尽量的缩小,那么在一定的精确度的要求下,我们可以得到零点的近似值;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(2.75)*f(2.5)<0,所以零点在(2.5,2.75)内;由于(2,3),(2.5,3),(2.5,2.75)越来越小,所以零点所在范围确实越来越小了;重复上述步骤,那么零点所在范围会越来越小,这样在有限次重复相同的步骤后,在一定的精确度下,将所得到的零点所在区间上任意的一点作为零点的近似值,特别地可以将区间的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)=㏑x+2x-6零点的近似值,即方程㏑x+2x-6=0近似值。

这种求零点近似值的方法叫做二分法。

1.认真理解二分法的函数思想,根据课本上二分法的一般步骤,探索求法。

2.为什么由︱a - b ︳<ε便可判断零点的近似值为a(或b)?说明:设函数零点为x0,则a<x<b,则:0<x0-a<b-a,a-b<x-b<0;由于︱a - b ︳<ε,所以︱x- a ︳<b-a<ε,︱x0- b ︳<∣ a-b∣<ε,即a或b 作为零点x的近似值都达到了给定的精确度ε。

㈢、巩固深化,发展思维1.完成下面的例题例2.借助计算器用二分法求方程2x+3x=7的近似解(精确到0.01)问题:原方程的近似解和哪个函数的零点是等价的?引导学生在方程右边的常数移到左边,把左边的式子令为f(x),则原方程的解就是f(x)的零点。

借助计算机或计算器画出函数的图象,结合图象确定零点所在的区间,然后利用二分法求解.(四)、归纳整理,整体认识在师生的互动中,让学生了解或体会下列问题:(1)本节我们学过哪些知识内容?(2)你认为学习“二分法”有什么意义?(3)在本节课的学习过程中,还有哪些不明白的地方?(五)、布置作业P92习题3.1A组第4题,第5题。

4.1.3用二分法求方程的近似解(2)学习目标继续了解函数的零点与对应方程根的联系,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;通过探究、思考,培养学生理性思维能力以及分析问题、解决问题的能力。

学习重点“在函数的零点两侧函数值乘积小于0”的理解.学习难点“在函数的零点两侧函数值乘积小于0”的理解.学习过程一、创设情景,引入新课观察二次函数f(x)=x2-2x-3的图象(如下图),我们发现函数f(x)=x2-2x-3在区间[-2,1]上有零点.计算f(-2)与f(1)的乘积,你能发现这个乘积有什么特点?在区间[2,4]上是否也具有这种特点呢?探究可以发现,在区间[-2,1]的端点上,f(-2)>0,f(1)<0,即f(-2)·f(1)<0,函数f(x)=x2-2x-3在区间(-2,1)内有零点x=-1,它是方程x2-2x-3=0的一个根.同样,在区间[2,4]的端点上,f(2)<0,f(4)>0,即f(2)·f(4)<0,函数f(x)=x2-2x-3在(2,4)内有零点x=3,它是方程x2-2x-3=0的另一个根.我们能从二次函数的图象看到零点的性质:1.二次函数的图象是连续的,当它通过零点时(不是二重零点),函数值变号.例如,函数y=x2-x-6的图象在零点-2的左边时,函数值取正号,当它通过第一个零点-2时,函数值由正变负,再通过第二个零点3时,函数值又由负变正.2.相邻两个零点之间的所有函数值保持同号.二、讲解新课1.零点的性质如果函数y=f(x)在区间[a,b]上的图象是连续不断的一条曲线,并且有f(a)·f(b)<0,那么,函数y=f(x)在区间(a,b)内有零点,即存在c∈(a,b),使得f(c)=0,这个c也就是方程f(x)=0的根.求方程f(x)=0的实数根,就是确定函数y=f(x)的零点.一般地,对于不能用公式法求根的方程f(x)=0来说,我们可以将它与函数y=f(x)联系起来,利用函数的性质找出零点,从而求出方程的根.2.应用举例【例1】教科书P88例1.本例是考查函数零点的个数.通过它要认识到函数的图象及其基本性质(特别是单调性)在确定函数零点中的重要作用.(1)函数f(x)=ln x+2x-6的图象可利用计算器或计算机画出.通过观察教科书上的图3.1-3,发现函数的图象与x轴有一个交点,从而对函数有一个零点形成直观的认识.(2)教科书上的表3-1,可以用计算器或计算机得出,通过动手实践获得对表3-1的认同.通过观察表3-1,结合图象3.1-3,不难得出函数的一个零点在区间(2,3)内.(3)要说明函数仅有一个零点,除上述理由外,还必须说明函数在其定义域内是单调的.可以由增(减)函数的定义证明函数在(0,+∞)上是增函数,也可以由g (x )=ln x 、h (x )=2x -6在(0,+∞)上是增函数,说明函数f (x )=g (x )+h (x )在(0,+∞)上是增函数.【例2】 已知函数f (x )=ax 2+bx +1具有以下性质:①对任意实数x 1≠x 2,且f (x 1)=f (x 2)时,满足x 1+x 2=2;②对任意x 1、x 2∈(1,+∞),总有f (221x x +)>2)()(21x f x f +. 则方程ax 2+bx +1=0根的情况是 ( )A.无实数根B.有两个不等正根C.有两个异号实根D.有两个相等正根方法探究:(1)本题由条件①,知函数f (x )的对称轴为x =1;由条件②,知函数f (x )是凸函数,即a <0;再由函数f (x )的表达式,知f (x )的图象过点(0,1).根据这三点,可画出函数f (x )的草图,如下图,发现函数f (x )与x 轴交点的位置,可知f (x )=0有两个异号实根,故应选C.(2)由条件②,知函数f (x )的图象开口向下,即a <0.又由x 1x 2=a1<0,可知f (x )=0有两个异号实根,故应选C.方法技巧:解析(2)的求解过程明显比解析(1)简捷,但却不如解析(1)直观,用数形结合思想解题可以使问题变得直观清晰,便于理解.但不难发现,如果解析(1)中的三个函数语言之中有1个没有转化(或错误地转化)为图形语言,那么本题就可能会错选.用数形结合思想解题,要注意由数到形,由形到数转化过程的等价性.【例3】 研究方程|x 2-2x -3|=a (a ≥0)的不同实根的个数.方法探究:纯粹从解方程角度来考虑,必须研究两个方程,讨论相当麻烦.从函数图象角度分析,只需研究函数y =|x 2-2x -3|与y =a 的图象的交点的个数.解:设y =|x 2-2x -3|和y =a ,利用Excel 、图形计算器或其他画图软件,分别作出这两个函数的图象,它们的交点的个数,即为所给方程实根的个数.如下图,当a =0或a >4时,有两个实根;当a =4时,有三个实根;当0<a <4时,有四个实根.方法技巧:有关实根个数的题目,通常都采用数形结合思想.做这类题目,必须遵循两个步骤:一是构造两个熟悉的函数,二是画出图象,关键点画图要准确.三、课堂练习教科书P88练习题1.(1)(2)四、课堂小结1.本节学习的数学知识:零点的性质:在函数的零点两侧函数值乘积小于0;零点的确定.2.本节学习的数学方法:归纳的思想、函数与方程思想、数形结合思想.五、作业教科书P92习题3.1 1、2、3.。