内容正文:
第二十六章 二次函数
26.3 二次函数与一元二次方程
数形结合
北师版·九年级上册
明确本课目标:一是"由形判根",看公共点个数判断根的情况;二是"横坐标即根"这一对应关系;三是用图象和逼近的方法求近似根,这是本课难点。整节课贯穿数形结合思想。
学 习 目 标
1.理解二次函数与一元二次方程的联系,能根据抛物线与轴公共点的个数,判断相应一元二次方程根的情况.(重点)
2.知道抛物线与轴公共点的横坐标就是相应一元二次方程的根.(重点)
3.会利用函数图象及"取平均数、缩小范围"的方法求一元二次方程根的近似值,体会数形结合思想.(难点)
明确本课目标:一是"由形判根",看公共点个数判断根的情况;二是"横坐标即根"这一对应关系;三是用图象和逼近的方法求近似根,这是本课难点。整节课贯穿数形结合思想。
知识回顾
1.一元二次方程的根由判别式 决定:时有 ;时有 ;时 .
2.抛物线的对称轴是直线 ,顶点坐标是 .
3.一次函数的图象与轴交点的横坐标,就是一元一次方程 .
想一想:类比一次函数与一元一次方程的联系,二次函数与一元二次方程会有怎样的联系?
两个不相等的实数根
两个相等的实数根
没有实数根
复习提问:判别式与根的情况、对称轴与顶点公式、一次函数与一元一次方程的联系,请学生齐答填空。第3条是本课的类比源头——一次函数看方程的经验,今天推广到二次函数。板书"类比"二字。
情境引入
以前,我们从一次函数的角度看一元一次方程,认识了它们的联系.类似地,可以从二次函数的角度看一元二次方程.
问题:抛物线与轴的公共点,和方程 的根有什么关系?
思路:观察图象与轴的公共点 → 求公共点的横坐标 → 对照方程的根 → 归纳一般结论.(数形结合)
研究路径:方程的根 ⇄ 图象与轴公共点的横坐标(一一对应)
情境引入:从一次函数的旧经验出发,提出"二次函数怎么看方程"的问题。明确研究路径——观察、求横坐标、对照、归纳四步。预告接下来用三个具体函数做实验。
新知探究
思考:抛物线与 轴有公共点吗?
如图 ,下列二次函数的图象与轴有公共点吗?如果有,公共点的横坐标是多少?
当 取公共点的横坐标时,函数值是多少?
① ; ② ; ③
思考题开场:三个函数都开口向上,但与x轴的位置关系不同。让学生先看图猜结论,再动笔验证。追问顺序:有没有公共点?横坐标是多少?代入后函数值是多少?把三个问题的答案填进表格。观察发现:函数值都是0——这正是与方程根的连接点。
新知探究
探究①:
解方程:由,得,解得
看图象:抛物线与轴有 两个 公共点,坐标是 和.
当代入公共点的横坐标 或 时,函数值都是0.
结论:当时,方程有两个不相等的实数根 函数与轴有两个交点。
注意:"不相等实根"在图象上表现为与轴有两个公共点.
探究①拆解:先用因式分解解方程,再回到图象数公共点,最后对照发现"根=横坐标"。让学生把方程的根与公共点横坐标并排写在黑板上,直观看到完全一致。强调"函数值为0"是连接两个对象的桥梁。
新知探究
探究②:
解方程:,得,解得 .
配方:,顶点是,恰好落在轴上.
看图象:抛物线与轴只有一个 公共点 ;当 时,函数值是 0.
结论:当时,方程有两个相等的实数根 函数 .
注意:"相等实根"在图象上表现为与轴只有一个公共点.
探究②:配方后顶点(4,0)恰在x轴上,是"相切"情形。强调代数上仍是"两个相等的实根",但图象上只呈现一个公共点,这个对应关系最易考。可提问:Δ等于多少?学生算Δ=0,与上册判别式结论呼应。
新知探究
探究③:
解方程:中 ,没有实数根.
配方:,顶点是 (0.5, 0.75),在轴上方.
看图象:抛物线开口向上,最低点的纵坐标 0.75 > 0,整条曲线都在轴上方,与轴没有公共点.
结论:当时,方程没有实数根,函数 没有实数根与 轴没有交点.
注意:"没有实根"在图象上表现为与轴没有公共点.
探究③:配方看顶点,最低点纵坐标0.75大于0,曲线悬在x轴上方,无公共点。代数侧用Δ<0互相印证。追问c的范围供学有余力的学生思考:x²-x+1中把常数项降到1/4以下即相切。至此三种情形齐全,为归纳做准备。
新知探究
归纳:一般结论
如果抛物线与轴有公共点,公共点的横坐标是,
那么当 时函数值为 0,因此 就是一元二次方程 的一个根.
核心关系:公共点的横坐标 ⇄ 方程的根;
公共点个数 ⇄ 根的情况(个数).
本课核心结论页:横坐标即根。带学生逐句读结论,圈出"x₀""函数值为0""一个根"三个关键词。强调双向性——既能由形判根,也能由根定形。板书双向箭头图示。
新知探究
归纳:一般结论
当时,方程有两个不相等的实数根 函数 .
反之也成立.
本课核心结论页:横坐标即根。带学生逐句读结论,圈出"x₀""函数值为0""一个根"三个关键词。强调双向性——既能由形判根,也能由根定形。板书双向箭头图示。
新知探究
归纳:一般结论
当时,方程有两个相等的实数根 函数 .
反之也成立.
本课核心结论页:横坐标即根。带学生逐句读结论,圈出"x₀""函数值为0""一个根"三个关键词。强调双向性——既能由形判根,也能由根定形。板书双向箭头图示。
新知探究
归纳:一般结论
当时,方程实数根函数 .
反之也成立.
本课核心结论页:横坐标即根。带学生逐句读结论,圈出"x₀""函数值为0""一个根"三个关键词。强调双向性——既能由形判根,也能由根定形。板书双向箭头图示。
新知探究
三种情况:一张表看全
情形一 情形二 情形三
与轴公共点个数 2 个 1 个 0 个
判别式
方程的根的情况 两个不相等的实数根 两个相等的实数根 没有实数根
反过来,由一元二次方程的根的情况,也可以确定相应二次函数图象与 轴公共点的情况.
归纳总表:横着读是一组对应,竖着读是三种情形。请学生盖住表格复述三种对应关系。特别强调中间列——两个相等实根对应唯一的公共点(相切)。表格左右两个方向都可以用,为后面例2"由方程回到图象"做铺垫。
新知探究
例1 二次函数的实际应用
例1 以 40 m/s 的速度将小球沿与地面成 30° 角的方向击出,小球的飞行高度 h(m)与飞行时间 t(s)的关系近似为:,
小球的飞行高度能否达到 20 m?如果能,需要多长时间?
分析:"高度能否达到 20 m",即"函数 h=20t-5t² 的函数值能否取 20",可转化为求一元二次方程的根的问题.
例1是归纳结论的正向应用:函数值问题转化为方程问题。先请学生翻译题意——"达到20米"就是"h=20"。结合图象看:h=20这条水平线与抛物线有没有公共点、有几个。设问后留半分钟让学生列方程,再翻页看解答。
新知探究
例1:解答
解:当时,得方程
整理,得
解得
∴ 当时,函数的值为 20,即小球飞行 2 s 时,飞行高度为 20 m.
从图象看:
解答规范:先依题意列方程,再整理成一般式,最后解方程并用函数语言回答实际问题。注意答案要回到"飞行2秒时高度20米",不能只写t=2。结合右图指出相切——水平线h=20恰好在顶点高度掠过抛物线。
新知探究
练习:关于例1 的三个问题
1. 小球的飞行高度能否达到 15 m?如果能,需要多长时间?
2. 小球的飞行高度能否达到 20.5 m?如果能,需要多长时间?
3. 小球从飞出到落地,需要多长时间?
提示:分别令 ,
转化为解一元二次方程.
课本练习:三个递进问题。第1问15米会得到两个时刻——上升和下降各一次,最考查理解。第2问20.5米超过最大高度20米,方程无实根,"不能达到"。第3问落地即h=0。给学生3分钟独立完成,鼓励先画草图再算。
新知探究
练习:解答
解:(1)令 :,整理得,解得
即小球飞行 1 s 和 3 s 时高度都是 15 m(上升、下降各经过一次).
对照讲评:第1问两解对应图象上h=15水平线与抛物线的两个交点(1,15)和(3,15)。第2问用Δ<0说明无解,与"最大高度20米"吻合——图象最高点就是顶点(2,20)。第3问t=0舍去取t=4,提醒学生检验根的实际意义。
新知探究
练习:解答
(2):,整理得 ,
,方程没有实数根,所以不能达到 20.5 m(最大高度只有 20 m).
(3)落地即:,即,解得(飞出时),,所以小球从飞出到落地需要 4 s.
对照讲评:第1问两解对应图象上h=15水平线与抛物线的两个交点(1,15)和(3,15)。第2问用Δ<0说明无解,与"最大高度20米"吻合——图象最高点就是顶点(2,20)。第3问t=0舍去取t=4,提醒学生检验根的实际意义。
新知探究
例2 用函数图象求方程的近似根
根据二次函数与一元二次方程的联系,也可以把一元二次方程问题转化为二次函数问题.
例2 利用函数图象求方程的根的近似值(结果保留小数点后一位).
思路:① 画出函数的图象;
② 找出图象与轴公共点,读出横坐标;
③ 横坐标即方程根的近似值.
例2是反向应用:由方程回到图象。先让学生发现x²-2x-2不能用十字相乘快速分解,从而体会"画图估根"的必要性。提问:图象法得到的根为什么是近似的?——画图和读图都有误差,为后面更精确的逼近方法埋伏笔。
新知探究
例2:解答
解:画出函数的图象(如右图),它与轴的两个公共点的横坐标大约是 和.
所以方程的实数根为
提示:由于画图或观察可能存在误差,由函数图象求得的根一般是近似的.
例2解答:描点画图后直接读公共点横坐标。带学生在图上比划读数过程,体会"估读"。强调结论的写法——用约等号,保留一位小数。顺势提问:想要更精确怎么办?翻页引出缩小范围的方法。
新知探究
练习:用函数图象求近似根
利用函数图象求下列方程根的近似值(结果保留小数点后一位):
(1); (2)
步骤:① 画出相应函数的图象;② 找与轴公共点;③ 估读横坐标.提示:先配方找顶点,再利用对称性取点,画图要尽量准确.
课本练习两小题:一个开口向上、一个开口向下,都无整数根,只能靠图象估读。学生独立画图,教师巡视关注取点是否对称、读数是否到位。给4分钟,画完与同桌交流各自的读数,允许±0.1的差异。
新知探究
练习:解答
(1);
(2)(允许 ±0.1 的读数误差)
=
对照讲评:左图y=x²-3x+1开口向上,公共点横坐标约0.4和2.6;右图y=-x²-x+1开口向下,横坐标约-1.6和0.6。强调第2题开口向下,顶点在x轴上方,两根分布在顶点两侧。读数在±0.1内都算对,体会"近似"的含义。
巩固练习
课堂检测
1. 抛物线 与轴的公共点坐标是________.
2. 抛物线与轴的公共点个数是________.
3. 二次函数,当________时,函数值为 0.
4. 若方程有两个相等的实数根,则________,
此时抛物线与轴有________个公共点.
课堂检测四题:第1题求公共点坐标,第2题判断个数,第3题由函数值零求自变量,第4题相等实根与相切的对应。限时4分钟,口令统一收卷后同桌互批。第4题最容易错——相等实根时图象上只有一个公共点,学生常填2。
巩固练习
课堂检测:答案与易错点
1. (-1, 0) 和 (3, 0)(方程,根为)
2. 0 个(,方程没有实数根)
3. (函数值)
4. ;抛物线与轴有 1 个公共点(,有一个交点)
逐题核对并统计正确率,重点讲第4题:Δ=0即m=4,此时抛物线顶点恰好落在x轴上。把"相等实根↔相切"这个对应关系再强调一遍。易错点小结口诀:根的个数看公共点,根的数值看横坐标。
课堂小结
1. 核心联系:抛物线 轴公共点的横坐标,就是一元二次方程的根.
2. 三种对应:2 个公共点↔两个不相等实根;1 个↔两个相等实根;0 个↔没有实数根.
3. 双向转化:二次函数问题 ⇄ 一元二次方程问题.
4. 求近似根:画图象估读;或"取平均数"逐步缩小根所在的范围,适用于更高次的一元方程.
思想方法:数形结合——"数"的问题用"形"来看,"形"的问题用"数"来算.
课堂小结由学生先说、教师补全。四条主线:横坐标即根、三种对应、双向转化、近似根两法。落脚到数形结合思想——这是本章一以贯之的方法。布置下节课预告:二次函数的实际应用与本章小结。
作业布置
1.必做题:课本习题 26.3 第 1、2 题(在坐标纸上画图,保留作图痕迹).
2.探究性作业:用"取平均数"的方法求方程 x²-2x-2=0 另一个根的近似值(与准确值的差的绝对值小于 0.1),并完成习题 26.3 第 3、4 题.
作业分层:必做题巩固画图与读根基本功;探究性作业体验完整二分法过程,另一根参考区间:-1~0,逐次取平均数最终约-0.7,下节课开头抽查讲评。
北师版·九年级上册
感谢聆听!
二次函数——数学之美
作业分层:必做题巩固画图与读根基本功;探究性作业体验完整二分法过程,另一根参考区间:-1~0,逐次取平均数最终约-0.7,下节课开头抽查讲评。
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