内容正文:
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22.2 二次函数与一元二次方程
一、教学目标
1.知道二次函数图象与x轴交点的个数与一元二次方程的解的个数之间的关系.
2.知道二次函数与一元二次方程之间的联系,会用二次函数的图象求一元二次方程的近似解.
二、教学重点、难点
重点:利用图象法求一元二次方程的近似解.
难点:二次函数的图象与x轴交点的个数与一元二次方程的根的个数之间的关系.
三、复习引入
我们在学习了一元一次方程kx+b=0(k≠0)和一次函数y=kx+b(k≠0)后,讨论了它们之间的关系.当一次函数中的函数值y=0时,一次函数y=kx+b就转化成了一元一次方程kx+b=0,且一次函数y=kx+b(k≠0)的图象与x轴交点的横坐标即为一元一次方程kx+b=0的解.
现在我们学习了一元二次方程ax2+bx+c=0(a≠0)和二次函数y=ax2+bx+c(a≠0),它们之间是否也存在一定的关系呢?这节课我们就来探究这个问题.
四、探究新知
问题1 画出函数的图象,根据图象回答下列问题:
(1)图象与x轴交点的坐标是什么?
(2)当x取何值时,y=0?这里x的取值与方程有什么关系?
(3)你能从中得到什么启发?
师生活动:教师出示问题,学生画出函数的图象并回答问题,教师订正.
解:函数的图象如下图所示:
(1)图象与x轴两交点的坐标为(1.5,0),(-0.5,0).
(2)当x=1.5或x=-0.5时,y=0,即x=1.5和x=-0.5是方程的两个解.
(3)二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的图象与x轴交于点(x1,0),(x2,0),即方程ax2+bx+c=0(a≠0)的两个解为x1,x2,也就是二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的图象与x轴交点的横坐标为一元二次方程ax2+bx+c=0(a≠0)的两个解;反过来,一元二次方程ax2+bx+c=0(a≠0)的两个解x1,x2就是二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的图象与x轴两个交点的横坐标.
问题2 育才中学九年级(3)班的学生在上节课的练习中出现了争论:解方程x2=x+3时,几乎所有学生都是将方程化为x2-x-3=0,画出函数y=x2-x-3的图象,观察它与x轴的交点,得出方程的根.唯独小刘没有将方程移项,而是分别画出了函数y= x2和y=x+3图象,如下图所示,认为它们的交点A、B的横坐标和2就是原方程的根.
对于小刘提出的解法,同学们展开了热烈的讨论.
你对这两种解法有什么看法?请与你的同伴交流.
师生活动:教师出示问题,学生思考、讨论,教师应鼓励学生提出自己的想法,并讨论,只要合理即可.
答:这两种近似解法都是可行的,但是小刘的做法比其他同学的做法要简便,因为画抛物线比画直线困难,小刘只要事先画好一条抛物线y=x2,再根据待解的方程画出相应的直线即可.
做一做 利用下图,运用小刘的方法求下列方程的根,并检验小刘的方法是否合理:
(1)x2+x-1=0(精确到0.1);(2)2x2-3x-2=0.
师生活动:教师出示问题,学生独立完成本题,教师根据学生答题情况讲评本题.
解:如下图:
(1)因为方程x2+x-1=0可化为x2=1-x,所以方程x2+x-1=0的解就是函数y=x2的图象与函数y=1-x的图象交点的横坐标.由图象可知方程x2+x-1=0的近似解为x1≈0.6,x2≈-1.6.
(2)因为方程2x2-3x-2=0可变形为,,所以方程2x2-3x-2=0的解就是函数y=x2的图象与函数的图象交点的横坐标.由图象可知方程2x2-3x-2=0的解为x1=2,x2=.
一般地,从二次函数y=ax2+bx+c的图象可得如下结论:
(1)如果抛物线y=ax2+bx+c与x轴有公共点,公共点的横坐标是x0,那么当x=x0时,函数值是0,因此x=x0是方程ax2+bx+c=0的一个根.
(2)二次函数y=ax2+bx+c的图象与x轴的位置关系有三种:没有公共点,有一个公共点,有两个公共点.这对应着一元二次方程ax2+bx+c=0的根的三种情况:没有实数根,有两个相等的实数根,有两个不等的实数根.
五、例题精讲
例 利用下图求一元二次方程x2+2x-10=3的近似根.
师生活动:教师出示例题,学生独立完成,最后教师给出答案.
解:将一元二次方程变形为x2+2x-13=0.由图象可知一元二次方程有两个根,一个根在-5和-4之间,另一个根在2和3之间.
首先求出-5和-4之间的根,利用计算器进行探索:
x
…
-4.9
-4.8
-4.7
-4.6
…
x2+2x-13
…
1.21
0.44
-0.31
-1.04
…
因此,x=-4.7是方程的一个近似根.
然后求2和3之间的根,利用计算器进行探索:
x
…
2.5
2.6
2.7
2.8
…
x2+2x-13
…
-1.75
-1.04
-0.31
0.44
…
因此,x=2.7是方程的另一个近似根.
六、课堂练习
1.已知抛物线y=x2-x-1与x轴的一个交点为(m,0),则代数式m2-m+2018的值为( ).
A.2016 B.2017
C.2018 D.2019
2.抛物线y=-3x2-x+4与坐标轴的交点个数是( ).
A.3 B.2
C.1 D.0
3.抛物线y=3x2-8x+4与x轴的两个交点的坐标分别为__________________.
4.已知二次函数y=-x2+2x+m的部分图象如下图所示,则关于x的一元二次方程-x2+2x+m=0的解为____________.
参考答案
1.D.2.A.3.,(2,0).4.-1和3.
七、课堂小结
1.一般地,从二次函数y=ax2+bx+c的图象可得如下结论:
(1)如果抛物线y=ax2+bx+c与x轴有公共点,公共点的横坐标是x0,那么当x=x0时,函数值是0,因此x=x0是方程ax2+bx+c=0的一个根.
(2)二次函数y=ax2+bx+c的图象与x轴的位置关系有三种:没有公共点,有一个公共点,有两个公共点.这对应着一元二次方程ax2+bx+c=0的根的三种情况:没有实数根,有两个相等的实数根,有两个不等的实数根.
2.利用二次函数y=ax2+bx+c的图象估算一元二次方程ax2+bx+c=0的根的近似值的基本步骤是:
(1)画出二次函数y=ax2+bx+c的图象;
(2)根据图象确定二次函数y=ax2+bx+c与x轴的两个交点分别在哪两个相邻整数之间;
(3)利用计算器探索对应的一元二次方程ax2+bx+c=0的根的近似数值,从而确定方程的近似根.
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