高中数学人教B版 (2019)必修 第一册2.1.2 一元二次方程的解集及其根与系数的关系教课内容ppt课件
展开1.理解函数零点存在定理,会判断零点所在区间.2.了解二分法求函数的近似零点.3.能解决二次函数零点分布问题.
1.通过判定零点所在区间及二分法求零点的近似值,培养数学运算素养.2.通过零点个数的判定、二次函数零点分布问题,培养逻辑推理、直观想象素养.
问题导学预习教材必备知识探究
互动合作研析题型关键能力提升
拓展延伸分层精练核心素养达成
WEN TI DAO XUE YU XI JIAO CAI BI BEI ZHI SHI TAN JIU
问题导学预习教材 必备知识探究
一、函数零点存在性定理1.思考 路边有一条河,小明从A点走到了B点,观察下列两组画面,推断哪一组能说明小明的行程一定曾渡过河?
提示 第(1)组能说明小明的行程一定曾渡过河.
2.填空 函数零点存在定理如果函数y=f(x)在区间[a,b]上的图像是连续不断的,并且f(a)·f(b)____ 0(即在区间两个端点处的函数值异号),则函数y=f(x)在区间(a,b)中至少有一个零点,即∃x0∈(a,b),f(x0)=0.
温馨提醒 (1)利用函数零点存在定理只能判断零点是否存在,不能确定零点的个数.(2)函数满足定理两个条件时,一定有零点,不满足定理的两个条件,也可能有零点.
3.做一做 判断正误(1)若函数y=f(x)在[a,b]上图像连续,且f(a)f(b)>0,则y=f(x)在(a,b)内一定没有零点.( )提示 不正确.如函数f(x)=x2在[-1,1]上的零点0.(2)若函数y=f(x)在区间(a,b)内有零点,则f(a)f(b)<0.( )提示 不正确.如函数f(x)=x2在(-1,1)上的零点为0.但f(-1)·f(1)=1>0.(3)若函数f(x)在[a,b]上是单调函数,则f(x)在[a,b]上至多有一个零点.( )(4)若f(x)在[a,b]上为单调的连续函数,且f(a)·f(b)<0,则f(x)在(a,b)内有且只有一个零点.( )
二、二分法1.思考 央视“购物街”栏目有猜价格游戏,主持人给出一件商品,让参赛者猜价格.在规定的时间内猜中,则商品归参赛者所有.参赛者可以不断报价格,主持人只说“高了”或“低了”,采取什么样的策略,能提高猜中的可能性?提示 可不断地取两个价格的中间值,能够比较迅速地接近真实价格.
2.填空 (1)二分法的概念对于在区间[a,b]上连续不断且_______________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______________,进而得到零点近似值的方法称为二分法.
f(a)·f(b)<0
这些步骤可用如图所示的框图表示.
温馨提醒 (1)二分法只能求函数的变号零点(函数图像通过零点时穿过x轴,这样的零点为变号零点)的近似值.(2)二分法的解题原理是函数零点存在定理,它是一种求近似解的具体方法,是考查“极端”“无限分割”“化整为零”“无限逼近”等数学思想方法的具体体现.
3.做一做 判断正误(1)二分法所求出的方程的解都是近似解.( )提示 求出的方程的根也可以是准确值.(2)函数f(x)=|x|可以用二分法求零点.( )提示 由f(x)的图像知零点为不变号零点.(3)用二分法求函数零点的近似值时,每次等分区间后,零点必定在右侧区间内.( )提示 零点可在左侧或右侧区间内.(4)精度ε越大,零点的精确度越低.( )
HU DONG HE ZUO YAN XI TI XING GUAN JIAN MENG LI TI SHENG
互动合作研析题型 关键能力提升
角度1 判定函数零点所在的区间
题型一 函数零点存在定理的应用
例1 函数f(x)=x3+x-5的零点所在区间为( )A.(0,1) B.(1,2)C.(2,3) D.(3,4)
解析 由函数f(x)=x3+x-5可得f(1)=1+1-5=-3<0,f(2)=8+2-5=5>0,故有f(1)f(2)<0,根据函数零点存在定理可得,函数f(x)的零点所在区间为(1,2),故选B.
(2)设方程2x+x3=10的唯一正实根为β,β所在区间为(n,n+1),n∈N+,则n=________.
解析 设f(x)=2x+x3-10,则f(x)在R上为增函数.又f(0)=-10,f(1)=-7,f(2)=2,∴f(1)·f(2)<0,∴β∈(1,2),n=1.
确定函数f(x)的零点所在区间的常用方法:利用函数零点存在定理,首先看函数y=f(x)在区间[a,b]上的图像是否连续,再看是否有f(a)·f(b)<0.若有,则函数y=f(x)在区间(a,b)内必有零点.
角度2 确定函数零点的个数
例2 (1)已知函数y=f(x)的图像是连续不断的一条曲线,有如下的对应值表:
则下列说法正确的是( )A.函数y=f(x)在区间[1,6]上有3个零点B.函数y=f(x)在区间[1,6]上至少有3个零点C.函数y=f(x)在区间[1,6]上至多有3个零点D.函数y=f(x)在区间[1,2]上无零点
解析 由表可知,f(2)·f(3)<0,f(3)·f(4)<0,f(4)·f(5)<0.由函数零点存在定理知,函数y=f(x)在区间(2,3),(3,4),(4,5)上分别至少存在一个零点,所以函数y=f(x)在区间[1,6]上的零点至少有3个.虽然f(1)·f(2)>0,但函数y=f(x)在[1,2]上也有可能存在一个或多个零点.
函数零点个数的判断方法:(1)直接求零点,令f(x)=0,有几个解就有几个零点;(2)零点存在性定理,要求函数在区间[a,b]上是连续不断的曲线,且f(a)·f(b)<0,再结合函数的图像与性质确定函数零点个数;(3)利用图像交点个数,作出两函数图像,观察其交点个数即得零点个数.
训练1 函数f(x)=x3-2x2+3x-6在区间[-2,4]上的零点必定属于( )A.[-2,1] B.[2.5,4]C.[1,1.75] D.[1.75,2.5]
解析 ∵f(-2)=-28<0,f(4)=38>0,f(1)=-4<0,f(2.5)=4.625>0,f(1.75)=-1.515 625<0.∴f(x)在[-2,4]上的零点必定属于[1.75,2.5].故选D.
(2)函数f(x)=x3+x+1的零点个数为________.
解析 ∵y=x3,y=x+1在R上均为增函数,∴f(x)=x3+x+1在R上单调递增且在R上图像是一条连续曲线.又∵f(-1)=-1,f(0)=1,∴f(x)在(-1,0)上有且只有一个零点.故f(x)=x3+x+1只有一个零点.
角度1 二分法概念的理解
例3 (1)用二分法求如图所示函数f(x)的零点时,不可能求出的零点是( )
A.x1 B.x2 C.x3 D.x4
解析 二分法求函数f(x)的零点时,函数必须满足在零点两侧的函数值异号,而题图中函数在零点x3的两侧的函数值都是负值,故不能用二分法求出.
(2)用二分法求函数y=f(x)在区间(2,4)上的近似解,已知验证f(2)f(4)<0,若给定精度为0.1,则需将区间等分________次.
角度2 二分法求函数零点的近似值
例4 求函数f(x)=x3+2x2-3x-6的一个为正数的零点(精度0.1).
解 由于f(1)=-6<0,f(2)=4>0,可取区间[1,2]作为计算的初始区间.用二分法逐次计算,列表如下:
由于1.75-1.625=0.125<0.2,
训练2 求函数f(x)=x3-x-1在区间[1,1.5]内的一个零点(精度0.1).
解 由于f(1)=1-1-1=-1<0,f(1.5)=3.375-1.5-1=0.875>0,∴f(x)在区间[1,1.5]内存在零点,取区间[1,1.5]作为计算的初始区间,
用二分法逐次计算,列表如下:
题型三 二次函数零点的分布
例5 函数f(x)=2kx2-2x-3k-2的两零点一个小于1,一个大于1,求实数k的取值范围.
解 由题意知k≠0,当k>0时,需f(1)<0,解得k>-4,故k>0;当k<0时,需f(1)>0,解得k<-4.综上k的取值范围是(-∞,-4)∪(0,+∞).
1.二次函数f(x)=ax2+bx+c(a>0)的零点分布问题:
训练3 若函数f(x)=kx2-(2k+1)x-3在(-1,1)和(1,3)内各有一个零点,求实数k的取值范围.
解 ∵函数f(x)=kx2-(2k+1)x-3的图像是连续曲线,∴由题意可知f(-1)f(1)<0且f(1)f(3)<0,
解得k<-4或k>2.故所求的实数k的取值范围是(-∞,-4)∪(2,+∞).
1.判定零点个数,若函数的零点易求,可直接求出零点,否则,一种方法是利用零点存在定理并结合函数性质(如单调性),另一种方法是把f(x)=0转化为f1(x)-f2(x)=0,作出在同一坐标系中f1(x)和f2(x)的图像,观察判断它们交点的个数.2.二分法的实质是通过“取中点”,不断缩小零点所在区间的范围.即通过有限次重复相同的步骤,将零点所在范围缩小到满足一定精度的区间,区间内中点可以作为函数零点的近似值.3.二次函数零点的分布多借助于函数图像,利用函数值的正负列出有关参数的不等式组分析求解.
TUO ZHAN YAN SHEN FEN CENG JING LIAN HE XING SU YANG DA CHENG
拓展延伸分层精练 核心素养达成
1.(多选)已知定义在R上的函数f(x)的图像是连续的,且其中的四组对应值如下表,那么在下列区间中,函数f(x)一定存在零点的是( )
A.(1,2) B.[1,3]C.[2,5) D.(3,5)
解析 由图表可知,f(1)=3,f(2)=-1,f(3)=2,f(5)=0.由f(1)·f(2)<0,可知函数f(x)在(1,2)上一定有零点;则函数f(x)在[1,3]上一定有零点;由f(2)·f(3)<0,可知函数f(x)在(2,3)上一定有零点;则函数f(x)在[2,5)上一定有零点;由f(3)>0,f(5)=0,可知f(x)在(3,5)上不一定有零点.所以函数f(x)在(3,5)上不一定存在零点.
2.用二分法求函数f(x)=x3+5的零点可以取的初始区间是( )A.[-2,1] B.[-1,0]C.[0,1] D.[1,2]
解析 由于f(-2)=-3<0,f(1)=6>0,故可以取区间[-2,1]作为计算的初始区间,用二分法逐次计算.
3.下列关于函数f(x),x∈[a,b]的命题中,正确的是( )A.若x0∈[a,b]且满足f(x0)=0,则x0是f(x)的一个零点B.若x0是f(x)在[a,b]上的零点,则可以用二分法求x0的近似值C.函数f(x)的零点是方程f(x)=0的根,但f(x)=0的根不一定是函数f(x)的零点D.用二分法求方程的根时,得到的都是近似解
解析 使用“二分法”必须满足“二分法”的使用条件,B不正确;f(x)=0的根也一定是函数f(x)的零点,C不正确;用二分法求方程的根时,得到的也可能是精确解,D不正确,只有A正确.
4.(多选)在用二分法求函数f(x)零点的近似值时,第一次所取的区间是[-2,4],则第三次所取的区间可能是( )
解析 ∵第一次所取的区间是[-2,4],∴第二次所取的区间可能是[-2,1],[1,4],
5.若函数f(x)的图像是连续不断的,且f(0)>0,f(1)f(2)·f(4)<0,则下列命题正确的是( )A.函数f(x)在区间(0,1)内有零点B.函数f(x)在区间(1,2)内有零点C.函数f(x)在区间(0,2)内有零点D.函数f(x)在区间(0,4)内有零点
解析 由f(1)f(2)f(4)<0知,f(1),f(2),f(4)中有一个或三个小于0,∴函数f(x)在区间(0,4)内有零点,选D.
解析 ∵f(2)f(4)<0,f(2)f(3)<0,∴f(3)f(4)>0,故x0∈(2,3).
7.已知f(x)=x3+x2-2x-2的一个正数零点附近的函数值用二分法逐次计算,参考数据如下表:
那么方程x3+x2-2x-2=0的一个近似根(精度0.1)为________.
8.已知函数f(x)=|x-2|+1,g(x)=kx,若方程f(x)=g(x)有两个不相等的实根,则实数k的取值范围是________.
9.若函数f(x)=ax2-x-1的负零点有且仅有一个,求实数a的取值范围.
解 当a=0时,f(x)=-x-1,令f(x)=0,得x=-1,符合题意;当a>0时,此函数图像开口向上.又f(0)=-1<0,结合二次函数图像(略)知符合题意;当a<0时,此函数图像开口向下.
10.用二分法求函数y=x3-3的一个正零点(精度0.1).
解 f(1)=-2<0,f(2)=5>0,因此可取区间[1,2]作为计算的初始区间.用二分法逐步计算,见下表:
由于1.5-1.375=0.125<0.2,
11.(多选)若a解析 ∵f(x)=(x-a)(x-b)+(x-b)·(x-c)+(x-c)·(x-a),∴f(a)=(a-b)(a-c),f(b)=(b-c)(b-a),f(c)=(c-a)(c-b),∵a0,f(b)<0,f(c)>0,∴f(x)的两个零点分别位于区间(a,b)和(b,c)内.
12.若函数f(x)=3x2-5x+a的一个零点在区间(-2,0)内,另一个零点在区间(1,3)内,则实数a的取值范围是____________.
解析 根据二次函数及其零点所在区间可画出大致图像,如图.
13.已知函数f(x)=|x2-2x|-a,求满足下列条件实数a的取值范围.
(1)函数f(x)没有零点;
(2)函数f(x)有两个零点;
解 令|x2-2x|-a=0,则|x2-2x|=a,
构造函数g(x)=|x2-2x|,y=a,作出函数g(x)=|x2-2x|的图像(如图所示),由图像可知:
(1)当a<0时,函数y=a与y=g(x)的图像没有交点,即函数f(x)没有零点.(2)当a=0或a>1时,函数y=a与y=g(x)的图像有两个交点,即f(x)有两个零点.
(3)函数f(x)有三个零点;(4)函数f(x)有四个零点.
解 (3)当a=1时,函数y=a与y=g(x)的图像有三个交点,即f(x)有三个零点.(4)当0<a<1时,函数y=a与y=g(x)的图像有四个交点,即f(x)有四个零点.
∵24=16,∴n=4.故计算4次就可满足要求,
人教B版 (2019)3.2 函数与方程、不等式之间的关系课前预习ppt课件: 这是一份人教B版 (2019)3.2 函数与方程、不等式之间的关系课前预习ppt课件,共24页。PPT课件主要包含了连续不断,至少有一个,fafb0等内容,欢迎下载使用。
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