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1、2022年高中數(shù)學(xué) 第四章 用二分法求方程的近似解教案 北師大版必修1
一、 教學(xué)目標(biāo)
1. 知識與技能
(1)解二分法求解方程的近似解的思想方法,會用二分法求解具體方程的近似解;
(2)體會程序化解決問題的思想,為算法的學(xué)習(xí)作準(zhǔn)備。
2. 過程與方法
(1)讓學(xué)生在求解方程近似解的實(shí)例中感知二分發(fā)思想;
(2)讓學(xué)生歸納整理本節(jié)所學(xué)的知識。
3. 情感、態(tài)度與價(jià)值觀
①體會二分法的程序化解決問題的思想,認(rèn)識二分法的價(jià)值所在,使學(xué)生更加熱愛數(shù)學(xué);
②培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真、耐心、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)品質(zhì)。
二、 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)
重點(diǎn):用二分法求解函數(shù)f(x)的零點(diǎn)近似值的步驟。
難點(diǎn):為
2、何由︱a - b ︳< 便可判斷零點(diǎn)的近似值為a(或b)?
三、 學(xué)法與教學(xué)用具
1. 想-想。
2. 教學(xué)用具:計(jì)算器。
四、教學(xué)設(shè)想
(一)、創(chuàng)設(shè)情景,揭示課題
提出問題:
(1)一元二次方程可以用公式求根,但是沒有公式可以用來求解放程 ㏑x+2x-6=0的根;聯(lián)系函數(shù)的零點(diǎn)與相應(yīng)方程根的關(guān)系,能否利用函數(shù)的有關(guān)知識來求她的根呢?
(2)通過前面一節(jié)課的學(xué)習(xí),函數(shù)f(x)=㏑x+2x-6在區(qū)間內(nèi)有零點(diǎn);進(jìn)一步的問題是,如何找到這個(gè)零點(diǎn)呢?
(二)、研討新知
一個(gè)直觀的想法是:如果能夠?qū)⒘泓c(diǎn)所在的范圍盡量的縮小,那么在一定的精確度的要求下,我們可以得到零點(diǎn)的近似值;為
3、了方便,我們通過“取中點(diǎn)”的方法逐步縮小零點(diǎn)所在的范圍。
取區(qū)間(2,3)的中點(diǎn)2.5,用計(jì)算器算得f(2.5)≈-0.084,因?yàn)閒(2.5)*f(3)<0,所以零點(diǎn)在區(qū)間(2.5,3)內(nèi);
再取區(qū)間(2.5,3)的中點(diǎn)2.75,用計(jì)算器算得f(2.75)≈0.512,因?yàn)閒(2.75)*f(2.5)<0,所以零點(diǎn)在(2.5,2.75)內(nèi);
由于(2,3),(2.5,3),(2.5,2.75)越來越小,所以零點(diǎn)所在范圍確實(shí)越來越小了;重復(fù)上述步驟,那么零點(diǎn)所在范圍會越來越小,這樣在有限次重復(fù)相同的步驟后,在一定的精確度下,將所得到的零點(diǎn)所在區(qū)間上任意的一點(diǎn)作為零點(diǎn)的近似值,特別地可以
4、將區(qū)間的端點(diǎn)作為零點(diǎn)的近似值。例如,當(dāng)精確度為0.01時(shí),由于∣2.5390625-2.53125∣=0.0078125<0.01,所以我們可以將x=2.54作為函數(shù)f(x)=㏑x+2x-6零點(diǎn)的近似值,也就是方程㏑x+2x-6=0近似值。
這種求零點(diǎn)近似值的方法叫做二分法。
1.師:引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)體會上邊的這段文字,結(jié)合課本上的相關(guān)部分,感悟其中的思想方法.
生:認(rèn)真理解二分法的函數(shù)思想,并根據(jù)課本上二分法的一般步驟,探索其求法。
2.為什么由︱a - b ︳<便可判斷零點(diǎn)的近似值為a(或b)?
先由學(xué)生思考幾分鐘,然后作如下說明:
設(shè)函數(shù)零點(diǎn)為x0,則a<x0<b,則:
0<
5、x0-a<b-a,a-b<x0-b<0;
由于︱a - b ︳<,所以
︱x0 - a ︳<b-a<,︱x0 - b ︳<∣ a-b∣<,
即a或b 作為零點(diǎn)x0的近似值都達(dá)到了給定的精確度。
㈢、鞏固深化,發(fā)展思維
1. 學(xué)生在老師引導(dǎo)啟發(fā)下完成下面的例題
例2.借助計(jì)算器用二分法求方程2x+3x=7的近似解(精確到0.01)
問題:原方程的近似解和哪個(gè)函數(shù)的零點(diǎn)是等價(jià)的?
師:引導(dǎo)學(xué)生在方程右邊的常數(shù)移到左邊,把左邊的式子令為f(x),則原方程的解就是f(x)的零點(diǎn)。
生:借助計(jì)算機(jī)或計(jì)算器畫出函數(shù)的圖象,結(jié)合圖象確定零點(diǎn)所在的區(qū)間,然后利用二分法求解.
(四)、歸納整
6、理,整體認(rèn)識
在師生的互動中,讓學(xué)生了解或體會下列問題:
(1) 本節(jié)我們學(xué)過哪些知識內(nèi)容?
(2) 你認(rèn)為學(xué)習(xí)“二分法”有什么意義?
(3) 在本節(jié)課的學(xué)習(xí)過程中,還有哪些不明白的地方?
(五)、布置作業(yè)
A組第四題,第五題。
4.2.1 實(shí)際問題的函數(shù)刻畫
在現(xiàn)實(shí)世界里,事物之間存在著廣泛的聯(lián)系,
許多聯(lián)系可以用函數(shù)刻畫。用函數(shù)的觀點(diǎn)看實(shí)際
問題,是學(xué)習(xí)函數(shù)的重要內(nèi)容。
問題1 當(dāng)人的生活環(huán)境溫度改變時(shí),人體代
謝率也有相應(yīng)的變化,表4-2給出了實(shí)驗(yàn)的一組數(shù)
據(jù),這些數(shù)據(jù)說明了什么?
環(huán)境溫度/(oC)
4
10
20
30
7、
38
代謝率/[4185J/(hm2)]
60
44
40
40.5
54
解 在這個(gè)實(shí)際問題中出現(xiàn)了兩個(gè)變量:一個(gè)是環(huán)境溫度;一個(gè)是人體的代謝率。不難看出,對于每一個(gè)環(huán)境溫度都有唯一的人體代謝率與之對應(yīng),這就決定了一個(gè)函數(shù)關(guān)系。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)已經(jīng)給出了幾個(gè)特殊環(huán)境溫度時(shí)的人體代謝率,為了使函數(shù)關(guān)系更直觀,我們將表中的每一對實(shí)驗(yàn)值在直角坐標(biāo)系中表示出來。在醫(yī)學(xué)研究中,為了方便,常用折線把它們連接起來。(如圖4-5)
根據(jù)圖象,可以看出下列性質(zhì):
(1)代謝率曲線在小于20oC的范圍是下降的,
在大約30oC的范圍內(nèi)是上升的;
(2)環(huán)境溫度在20
8、oC ~30oC時(shí),代謝率較底,
并且較穩(wěn)定,即溫度變化時(shí),代謝率變化不大;
(3)環(huán)境溫度太底或太高時(shí),它對代謝率有較大影]
響。
所以,臨床上做“基礎(chǔ)代謝率”測定時(shí),室溫要保持在
20oC ~30oC之間,這樣可以使環(huán)境溫度影響最小。
在這個(gè)問題中,通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析,可以確由
{4,10,20,30,38}到{60,44,40.5,54}的一個(gè)函數(shù),
通過描點(diǎn),并且用折線將它們連接起來,使人們得到了一
個(gè)新函數(shù),定義域擴(kuò)大到區(qū)間[4,38]。對于實(shí)際的環(huán)境溫度與人體代謝關(guān)系來說,就是一個(gè)近似函數(shù)關(guān)系,它的函
數(shù)圖象,可以幫助我們更好地把握環(huán)境溫度與人體代謝關(guān)
系。
9、
問題2 某廠生產(chǎn)一種暢銷的新型工藝品,為此更新
專用設(shè)備和制作模具花去xx00元,生產(chǎn)每件工藝品的
直接成本為300元,每件工藝品售價(jià)為500元,產(chǎn)量x對
總成本C,單位成本P,銷售收入R及利潤L之間存在什么
樣的函數(shù)關(guān)系?表示了什么實(shí)際含義?
解 總成本C與產(chǎn)量x的關(guān)系
C=xx00+300x;
單位成本P與產(chǎn)量x的關(guān)系
P=300+xx00 /x;
銷售收入R與產(chǎn)量x的關(guān)系
R=500x ;
利潤L與產(chǎn)的量x關(guān)系
L=R-C=200x-xx00。
以上各式建立的是函數(shù)關(guān)系。
(1)從利潤關(guān)系式可見,希望有
較大利潤應(yīng)增加產(chǎn)量。若x<1000,則要
虧損;若x=1000 ,則利潤為零;
若x>1000 ,則可贏利.
(2)單位成本P與產(chǎn)量x的關(guān)系
P=300+xx00 /x可見,為了降低成本,
應(yīng)增加產(chǎn)量,以形成規(guī)模效應(yīng)