内容正文:
第二章 一元二次方程
第1课 认识一元二次方程
新版北师大数学九年级上册数学
第2课时 一元二次方程的近似解
学习目标
1.通过解决小明一家洛阳旅游中酒店铺地毯、消防梯子滑动的实际问题,经历用列表法、代入验证法估计一元二次方程解的过程,体会解的实际意义.
2.通过对比有理数解和无理数解的估计方法,理解一元二次方程解的多样性,初步感受用缩小解的范围的核心思路。
3.通过将实际问题转化为方程解的估计问题,提升数学建模和估算能力,感受“生活-数学-生活”的转化思想.
情境启航
问题构建
协作破冰
教师示范
巩固拓展
当堂检测
反思总结
作业设计
目录
情境启航
上节课我们跟随小明一家的洛阳之旅,从酒店铺地毯、景区门票编号、消防梯子滑动三个问题中抽象出了一元二次方程的概念.返程的大巴上,小明看着窗外突然发问:“爸爸,我们列出了那么多方程,可是地毯到底要留多宽的边?梯子到底滑动了几米呀?”今天我们就带着这些问题,一起探究如何估计一元二次方程的解.
你还记得方程的解是怎样定义的吗?
问题构建
问题1:谁能快速说出上节课我们得到的三个一元二次方程的一般形式?
①4x²-26x+22=0;②x²-8x-20=0;③x²+12x-15=0
问题2:我们先看最简单的门票编号方程x²-8x-20=0.你能尝试代入一些整数,看看哪些数能使方程左右两边相等吗?
当x=10时,左边=10²-8×10-20=0;
当x=-2时,左边=(-2)²-8×(-2)-20=0.
所以x=10和x=-2都是这个方程的解.
追问:这两个解都符合门票编号的实际意义吗?为什么?
x=-2不符合,因为门票编号是正整数,所以这五个连续整数是10、11、12、13、14.
问题构建
接下来解决酒店铺地毯的问题,方程是(8-2x)(5-2x)=18
问题3:x可能小于0吗?可能大于4吗?可能大于2.5吗?说说你的理由.
都不可能.x表示条形区域的宽度,不能为负数;若x>4,地毯的长8-2x<0;若x>2.5,地毯的宽5-2x<0,均无实际意义.因此x的取值范围是0<x<2.5.
请填写下表,计算不同x值对应的地毯面积,观察结果的变化规律.
x 0.5 1 1.5 2
(8-2x)(5-2x)
28 18 10 4
问题构建
追问1:从表格中你能直接看出地毯的宽度x是多少吗?为什么?
x 0.5 1 1.5 2
(8-2x)(5-2x)
28 18 10 4
x=1米.因为当x=1时,地毯面积正好等于18平方米,符合题意.
追问2:你还有其他的求解方法吗?与同伴交流.
对等式右边结果18进行因数分解:1×18=18,2×9=18,3×6=18
依据8-2x>5-2x,去对照18的两个因数,可以得出8-2x=6
解得:x=1
问题构建
问题4:最后看消防梯子滑动的方程x²+12x-15=0.x可能小于0吗?为什么?
不可能.x表示梯子底端滑动的距离,不能为负数,因此x>0.
追问1:小明认为底端滑动了1米,他的说法正确吗?为什么?
不正确.当x=1时,左边=1²+12×1-15=-2≠0,所以x=1不是方程的解.
追问2:底端滑动的距离可能是2米吗?可能是3米吗?为什么?
都不可能.
当x=2时,左边=4+24-15=13>0;
当x=3时,左边= 9+36-15=30>0.
结合x=1时左边=-2<0,可知方程的解在1和2之间.
问题构建
追问3:小亮用下面的表格进一步缩小范围,请补充完整并说说你的发现?
x 1.1 1.2 1.3 1.4
x²+12x-15
-0.59 0.84 2.29 3.76
x 0 0.5 1 1.5 2
x²+12x-15 -15 -8.75 -2 5.25 13
所以:1<x<1.5
所以:1.1<x<1.2
问题构建
问题5:由此你能确定x的整数部分是几?十分位是几吗?
整数部分是1,十分位是1
追问:如果要把x的小数部分精确到百分位,应该怎么做?
继续在1.1和1.2 之间取中间值(如1.15),计算对应的方程左边的值,判断解在哪个更小的范围内,重复这个过程直到达到所需精度.这种“不断取中间值缩小范围”的方法叫做二分法,是数学中常用的逼近方法.请课下阅读课本P34《用二分法确定一元二次方程的近似解》.
协作破冰
问题6:回顾我们估计三个方程解的过程,一元二次方程的解有哪些可能的情况?与一元一次方程有什么不同?
一元二次方程可能有两个有理数解(如门票编号问题)、一个有理数解(如铺地毯问题),也可能有无理数解(如梯子滑动问题),还有可能没有实数解(下节课学习).而一元一次方程只有一个.
追问:生活中你还见过哪些用“逐步缩小范围”的方法解决问题的例子?
无理数学习过程中估计的近似值、物理学中找电路故障点、猜价格游戏、测量不规则物体的体积等.
协作破冰
问题7:为什么我们在估计方程解的时候,首先要结合实际意义确定x的取值范围?这一步有什么作用?
可以排除不符合实际的解,大大缩小估计的范围,提高计算效率,同时保证解的实际意义.
估计方程x²+2x-7=0的正解范围(精确到十分位)
1.确定范围:
x>0,x=1时左边=-4<0,
x=2时左边=1>0,故1<x<2.
2.缩小范围:
x=1.5时左边=-1.75<0,故1.5<x<2;
x=1.7时左边=-0.71<0,故1.7<x<2;
x=1.8时左边=-0.16<0,
x=1.9时左边= 0.41>0,故1.8<x<1.9
3.确定精度:
精确到十分位,x≈1.8
教师示范
课本P35第5题
一名跳水运动员进行10m跳台跳水训练,在正常情况下,运动员必须在距水面5 m以前完成规定的翻腾动作,并且调整好入水姿势,否则就容易出现失误.假设运动员起跳后到水面的距离h(单位:m)与运动时间t(单位:s)满足关系:h=10+2.5−5.这名运动员最多有多长时间完成规定动作?
解:当运动员距水面5米时,h=5,代入方程:10+2.5−5=5
整理方程:得5+2.5𝑡−5=0
将方程改写为: 52.5𝑡+5
两边除以5:=0.5𝑡+1
接下来我们通过尝试不同的t值,使等式左右两边尽可能接近:
教师示范
t 左边 右边0.5t+1 比较结果
1 1 1.5 左<右
1.5 2.25 1.75 左>右
1.2 1.44 1.6 左<右
1.3 1.69 1.65 左>右
1.28 ≈1.638 ≈1.64 几乎相等
结论:通过试值法可知,当t≈1.28s时,运动员高度恰好为5米.
这名运动员最多有约1.28秒完成规定动作.
巩固拓展
问题解决:一个长方形的广告牌,长比宽多2米,面积是24平方米.我们列出了方程x²+2x-24=0,请你估计这个广告牌的长和宽分别是多少米?
当x=4时,左边=16+8-24=0,所以x=4是方程的解.因此广告牌的宽是4米,长是6米.
观察代数式x²+2x-24,回顾八年级下册《分解因式》中学习过的分解方法中有没有可以分解它的方法?要如何做?
十字相乘法, x²+2x-24=(x+6)(x-4)
该方法和你上面得到的结果是否一致?你有怎样的思考?猜测明天将要学习怎样的知识?
当堂检测
下列关于方程x²-3x-4=0的解的说法正确的是( )
只有一个解x=4
B. 只有一个解x=-1
C. 有两个解x=4和x=-1
D. 没有实数解
C
请你和同学分享你的判断方法?
当堂检测
2.方程(x-1)(x+3)=4的一个正解在整数____和____之间.
2
1
代入值 判断结果
1 -4 负
2 1 正
3 8 正
当堂检测
3.一个正方形的边长增加2cm,它的面积就增加24cm²,求这个正方形原来的边长.
解:设这个正方形原来的边长为xcm
根据题意列方程得:(x+2)²-x²=24
展开得:x²+4x+4-x²=24
化简得:4x=20
解得:x=5
答:这个正方形原来的边长为5cm.
当堂检测
4.已知方程x²-2x-1=0
(1)判断x=1+和x=1- 是不是方程的解;
(2)估计这个方程的正解的大致范围(精确到十分位)
(1)当x=1+时,左边=(1+)²-2(1+ )-1=1+2+2-2-2 -1=0,所以x=1+ 是解;当 x=1-时,左边=(1-)²-2 (1- )-1=1-2+2-2+2-1=0,所以 x=1-是解.
(2)当x=2时,左边=4-4-1=-1<0;当x=3时,左边=9-6-1=2>0,故 2<x<3
当x=2.4时,左边=5.76-4.8-1=-0.04<0;
当x=2.5时,左边=6.25-5-1=0.25>0,故2.4<x<2.5.
精确到十分位,正解约为2.4.
反思总结
1.本节课我们学习了用哪些方法估计一元二次方程的解?这些方法的核心思路是什么?
2.结合本节课的学习,说说一元二次方程的解与一元一次方程的解有什么本质区别?
3.“逐步缩小范围”的逼近思想在生活和数学中还有哪些应用?请举一个例子.
作业设计
一、基础巩固作业:
课本第35页 第3,4题
二、素养类作业
用二分法估计的近似值(精确到百分位),并记录你的计算过程.
作业要求:书写规范、图形标准、按时上交、及时订错.
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