摘要:
该高中数学课件聚焦“用二分法求方程的近似解”,课堂导入先回顾函数零点存在定理及f(x)=lnx+2x-6在(2,3)有零点的旧知,再提出无法精确求解时如何缩小范围的问题,搭建从已有零点知识到二分法操作的学习支架。
其亮点在于以“取中点—算函数值—判符号—缩区间”的循环操作,结合数学思维(推理意识)和数学语言(精确表达),通过两次二分实例(从(2,3)到(2.5,3)再到(2.5,2.75)),培养学生逻辑推理与转化思想。学生能理解近似思想,教师可借助清晰步骤与易错指导提升教学效果。
内容正文:
第四章 · 指数函数与对数函数
4.5.2 用二分法求方程的近似解
第一课时|把零点所在区间逐步缩小
人教 A 版 · 必修第一册 · 教材第 144—145 页
本课形成二分法概念,不进入一般步骤和练习。
[Sources]
- 人民教育出版社《普通高中教科书 数学 必修 第一册(A版)》第144—145页二分法概念形成(本地PDF第151—152页)。
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旧知回顾
我们已经知道零点在(2,3)内
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f(x)=ln x+2x-6在(0,+∞)上严格递增。
f(2)<0,f(3)>0。
所以(2,3)内有且只有一个零点。
我们已经知道零点在(2,3)内
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- 人民教育出版社《普通高中教科书 数学 必修 第一册(A版)》第144—145页二分法概念形成(本地PDF第151—152页)。
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问题提出
不能写出精确解,就先把范围缩小
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这个方程不能直接用熟悉的公式求解。
实际问题常常只需要满足精确度的近似解。
怎样让零点所在区间越来越短?
不能写出精确解,就先把范围缩小
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- 人民教育出版社《普通高中教科书 数学 必修 第一册(A版)》第144—145页二分法概念形成(本地PDF第151—152页)。
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第一次二分
第一步,取区间(2,3)的中点2.5
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中点把原区间分成长度相等的两半。
左半区间是(2,2.5)。
右半区间是(2.5,3)。
第一步,取区间(2,3)的中点2.5
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- 人民教育出版社《普通高中教科书 数学 必修 第一册(A版)》第144—145页二分法概念形成(本地PDF第151—152页)。
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第一次判断
算中点函数值,决定保留哪一半
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f(2.5)≈-0.084<0。
f(3)>0,所以f(2.5)f(3)<0。
零点在右半区间(2.5,3)内。
算中点函数值,决定保留哪一半
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- 人民教育出版社《普通高中教科书 数学 必修 第一册(A版)》第144—145页二分法概念形成(本地PDF第151—152页)。
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范围变化
第一次二分后,区间长度缩短一半
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原区间:(2,3)。
新区间:(2.5,3)。
零点没有丢失,搜索范围变小了。
第一次二分后,区间长度缩短一半
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- 人民教育出版社《普通高中教科书 数学 必修 第一册(A版)》第144—145页二分法概念形成(本地PDF第151—152页)。
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第二次二分
第二步,再取新区间的中点2.75
07
区间(2.5,3)再次被分成两半。
左半区间是(2.5,2.75)。
右半区间是(2.75,3)。
第二步,再取新区间的中点2.75
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- 人民教育出版社《普通高中教科书 数学 必修 第一册(A版)》第144—145页二分法概念形成(本地PDF第151—152页)。
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第二次判断
再次比较符号,保留含零点的一半
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f(2.75)≈0.512>0。
f(2.5)<0,所以f(2.5)f(2.75)<0。
零点在左半区间(2.5,2.75)内。
再次比较符号,保留含零点的一半
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- 人民教育出版社《普通高中教科书 数学 必修 第一册(A版)》第144—145页二分法概念形成(本地PDF第151—152页)。
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观察规律
连续两次操作,区间不断套紧
09
(2,3)包含(2.5,3)。
(2.5,3)包含(2.5,2.75)。
每次只保留端点函数值异号的那一半。
连续两次操作,区间不断套紧
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- 人民教育出版社《普通高中教科书 数学 必修 第一册(A版)》第144—145页二分法概念形成(本地PDF第151—152页)。
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方法提炼
每轮操作都重复同一件事
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取当前区间的中点。
计算中点的函数值并比较符号。
留下仍能保证零点存在的半个区间。
每轮操作都重复同一件事
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- 人民教育出版社《普通高中教科书 数学 必修 第一册(A版)》第144—145页二分法概念形成(本地PDF第151—152页)。
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依据解释
为什么可以放心舍掉另一半?
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函数在当前闭区间上的图象连续不断。
被保留区间的两个端点函数值异号。
零点存在定理保证零点仍在被保留的区间内。
为什么可以放心舍掉另一半?
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- 人民教育出版社《普通高中教科书 数学 必修 第一册(A版)》第144—145页二分法概念形成(本地PDF第151—152页)。
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近似思想
区间越短,端点就越靠近零点
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每二分一次,区间长度缩短为原来的一半。
重复有限次后,零点被夹在很短的区间中。
这时可用区间内的数近似表示零点。
区间越短,端点就越靠近零点
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- 人民教育出版社《普通高中教科书 数学 必修 第一册(A版)》第144—145页二分法概念形成(本地PDF第151—152页)。
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概念形成
这种“不断一分为二”的方法叫二分法
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对象:图象连续且端点函数值异号的区间。
操作:反复取中点并保留含零点的一半。
目的:让区间两个端点逐步逼近零点。
这种“不断一分为二”的方法叫二分法
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- 人民教育出版社《普通高中教科书 数学 必修 第一册(A版)》第144—145页二分法概念形成(本地PDF第151—152页)。
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易错辨析
二分法的关键不是猜,而是每次都验证
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不能只比较中点离哪个端点更近。
必须计算中点函数值。
用端点异号确定下一轮保留的区间。
二分法的关键不是猜,而是每次都验证
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- 人民教育出版社《普通高中教科书 数学 必修 第一册(A版)》第144—145页二分法概念形成(本地PDF第151—152页)。
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课堂小结
二分法把“求零点”转化为“缩区间”
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起点:找到一个端点异号的初始区间。
循环:取中点、算函数值、保留异号的一半。
结果:零点所在范围越来越小。
二分法把“求零点”转化为“缩区间”
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- 人民教育出版社《普通高中教科书 数学 必修 第一册(A版)》第144—145页二分法概念形成(本地PDF第151—152页)。
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课后作业
课后整理:复述前两次二分过程
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必做:写出(2,3)经过两次二分后保留的区间。
自查:每次选择新区间的依据是什么?
预习:区间缩小到什么程度可以停止?
本页不设置动画;不进入教材练习。
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- 人民教育出版社《普通高中教科书 数学 必修 第一册(A版)》第144—145页二分法概念形成(本地PDF第151—152页)。
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