二分法求近似解,几种函数模型
函数模型及其应用

选定初始区间 [a, b] 求区间 [a, b]的中点 x1 计算
f ( x1 )
是
f ( x1 ) 0
否
x1 是函数的零点
否
f (a) f ( x1 ) 0
是
零点x0 (a, x1 ),令b x1
零点x0 (a, x1 ),令b x1
否
| a b |
是
零点的近似值是 a或b
(2)函数y a x (0 a 1), y loga x(0 a 1), y xn (n 0)的变化趋势 总会存在一个 x0 ,当x x0时, 就有xn a x loga x
实际问题
问 题 解 决
数学化 (转化为数学问题)
数学问题
数 学 解 答
实际问题结论
函 数 的 模 型
函 数 与 方 程 函 数 模 型 及 其 应 用
函数的零点与其对应方程根的关系
用二分
解 决 具 体 问 题
用已知函数模型解决问题
建立实际问题的函数模型
方程f ( x) 0的实数根 函数y f ( x)的零点 函数y f ( x)的图象与x轴的交点的横坐标
符合实际 (回到实际问题)
数学问题结论
收集数据
画散点图 选择函数模型
不 符 合 实 际
求函数模型
检 验
符合实际
用函数模型解释实际问题
函数零点判断的方法
如果函数y f ( x)在区间 [a, b]上的图象是连续不断的 一条曲线,
f (a) f (b) 0
函数y f ( x)在区间(a, b)内有零点 即存在c (a, b), 使得f (c) 0 c也就是方程 f ( x) 0的实数根
高中数学课本内容分布

高中数学课本内容分布文科必修一、集合1、集合含义和表示2、集合间基础关系3、集合基础运算二、函数及其表示1、函数概念2、函数表示法3、函数单调性4、函数最值5、函数奇偶性三、初等函数1、指数和指数幂函数2、指数函数性质3、对数及其运算4、对数函数及其性质四、函数和方程1、方程根和函数零点2、二分法求近似解3、函数模型及其应用文科必修1一、集合1、集合含义和表示2、集合间基础关系3、集合基础运算二、函数及其表示1、函数概念2、函数表示法3、函数单调性4、函数最值5、函数奇偶性三、初等函数1、指数和指数幂函数2、指数函数性质3、对数及其运算4、对数函数及其性质四、函数和方程1、方程根和函数零点2、二分法求近似解3、函数模型及其应用必修2一、空间几何体1、空间几何体结构2、空间几何体三视图和直观图3、空间几何体表面积和体积二、点线面之间位置关系1、点线面位置关系2、直线和平面平行判定和性质3、直线和平面垂直判定和性质三、直线和方程1、直线倾斜角和斜率2、直线和方程3、直线交点及距离公式四、圆和方程1、圆方程2、直线和圆位置关系3、空间直角坐标系必修2一、空间几何体1、空间几何体结构2、空间几何体三视图和直观图3、空间几何体表面积和体积二、点线面之间位置关系1、点线面位置关系2、直线和平面平行判定和性质3、直线和平面垂直判定和性质三、直线和方程1、直线倾斜角和斜率2、直线和方程3、直线交点及距离公式四、圆和方程1、圆方程2、直线和圆位置关系3、空间直角坐标系必修3一、算法初步1、算法和程序框图2、基础算法语句3、算法案例二、统计1、随机抽样2、用样本估量总体3、变量间相关关系三、概率1、随机事件概率2、古典概型3、几何概型必修3一、算法初步1、算法和程序框图2、基础算法语句3、几何概型。
用二分法求方程的近似解——零点定理的应用

2022年第12期教育教学2SCIENCE FANS 用二分法求方程的近似解*——零点定理的应用王俊美,张 超,朱柘琍(山东农业大学信息科学与工程学院,山东 泰安 271018)【摘 要】用二分法求方程的近似解是零点定理的应用,充分体现了方程和函数之间的联系。
文章首先用案例教学法引出二分法的定义,进而解决了求方程近似解的问题,然后利用Matlab程序,在提高方程近似解精确度的同时缩短了用时,为学生日后应用该软件进行科学研究打下了良好的基础,最后对二分法求方程近似解的优缺点进行了介绍,并提出了改进方法。
【关键词】二分法;方程的近似解;零点定理;Matlab【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1671-8437(2022)12-0001-03在解决实际问题时常常需要求一个方程的实根,但除了一些简单的方程,大部分方程都很难求出准确解,因此求方程的近似解在数学应用上具有重要意义[1]。
本文用案例法介绍了求方程近似解的方法——二分法,同时用Matlab程序可以求出方程不同精确度的近似解,与其他方法相比缩短了求方程近似解的时间。
1 学情分析大一学生已经学习了函数知识,理解了函数零点和方程根的关系,初步掌握了函数与方程的转化思想。
但是对于求函数零点,学生只是比较熟悉求二次函数的零点,求高次方程和超越方程对应函数零点却有一定困难。
2 课程设计本文首先将天平测量假币案例作为教学素材,以期激发学生的学习兴趣,突显学生在课堂上的主体地位,充分发挥学生的主观能动性。
同时将教材中的概念和理论知识与生活实际相结合,做到学以致用,通过具体实例的探究,归纳概括所发现的结论或规律,体会从具体到一般的认知过程。
其次利用现代信息化教学模式,在高等数学教学中适当地引入Matlab软件,利用Matlab的强大计算功能提高课堂教学效率,为学生日后应用该软件进行科学研究打下良好的基础。
最后对二分法求方程近似解的优缺点进行介绍,并针对缺点提出了改进办法。
数学建模方法归类(很全很有用)

在数学建模中常用的方法:类比法、二分法、量纲分析法、差分法、变分法、图论法、层次分析法、数据拟合法、回归分析法、数学规划(线性规划,非线性规划,整数规划,动态规划,目标规划)、机理分析、排队方法、对策方法、决策方法、模糊评判方法、时间序列方法、灰色理论方法、现代优化算法(禁忌搜索算法,模拟退火算法,遗传算法,神经网络)。
用这些方法可以解下列一些模型:优化模型、微分方程模型、统计模型、概率模型、图论模型、决策模型。
拟合与插值方法(给出一批数据点,确定满足特定要求的曲线或者曲面,从而反映对象整体的变化趋势):matlab可以实现一元函数,包括多项式和非线性函数的拟合以及多元函数的拟合,即回归分析,从而确定函数;同时也可以用matlab实现分段线性、多项式、样条以及多维插值。
在优化方法中,决策变量、目标函数(尽量简单、光滑)、约束条件、求解方法是四个关键因素。
其中包括无约束规则(用fminserch、fminbnd实现)线性规则(用linprog实现)非线性规则、(用fmincon实现)多目标规划(有目标加权、效用函数)动态规划(倒向和正向)整数规划。
回归分析:对具有相关关系的现象,根据其关系形态,选择一个合适的数学模型,用来近似地表示变量间的平均变化关系的一种统计方法(一元线性回归、多元线性回归、非线性回归),回归分析在一组数据的基础上研究这样几个问题:建立因变量与自变量之间的回归模型(经验公式);对回归模型的可信度进行检验;判断每个自变量对因变量的影响是否显著;判断回归模型是否适合这组数据;利用回归模型对进行预报或控制。
相对应的有线性回归、多元二项式回归、非线性回归。
逐步回归分析:从一个自变量开始,视自变量作用的显著程度,从大到地依次逐个引入回归方程:当引入的自变量由于后面变量的引入而变得不显著时,要将其剔除掉;引入一个自变量或从回归方程中剔除一个自变量,为逐步回归的一步;对于每一步都要进行值检验,以确保每次引入新的显著性变量前回归方程中只包含对作用显著的变量;这个过程反复进行,直至既无不显著的变量从回归方程中剔除,又无显著变量可引入回归方程时为止。
用二分法求方程的近似解

用二分法求方程的近似解浠水实验高级中学周少雄一、内容和内容解析本节选自《普通高中课程标准实验教科书·数学》人教A版第三单元第一节第二课,主要是分析函数与方程的关系。
教材分三步来进行:第一步,从学生认为较简单的一元二次方程与相应的二次函数入手,由具体到一般,建立一元二次方程的根与相应函数的零点的联系,然后推广为一般方程与相应函数的情形;第二步,在用二分法求方程近似解的过程中,通过函数图像和性质来研究方程的解,体现方程和函数的关系;第三步,在函数模型的应用过程中,通过函数模型以及模型的求解,更全面的体现函数与方程的关系,逐步建立起函数与方程的联系。
本节课是这一小节的第二节课,即用二分法求方程的近似解。
它以上节课的“连续函数的零点存在定理”为确定方程解所在区间为依据,从求方程近似解这个侧面来体现“方程与函数的关系”;而且在“用二分法求函数零点的步骤”中渗透了算法的思想,为学生后续学习算法的内容埋下伏笔;充分体现新课程“渗透数学方法,关注数学文化以及重视信息技术应用”的理念。
求方程近似解中隐含“逼进”的数学思想,并且运用“二分法”来逼近目标是一种常用而有效的方法,其关键是逼近的依据。
二、目标和目标解析知识与技能——通过具体实例理解二分法的内涵,了解二分法是求方程近似解的常用方法,会用二分法求解具体方程的近似解,从中体会函数与方程间的联系及其在实际问题中的应用,体会程序化解决问题的思想。
过程与方法——借助计算器用二分法求方程的近似解,让学生充分体验近似、逼近的思想和程序化地处理问题的思想及其重要作用。
本节课采用“问题导学,自主探究”的教学方法,通过问题引导学生自主探究用二分法求方程的近似解的原理与步骤,以师生互动,生生合作为主的教学方法,并辅以多媒体教学手段,创设问题情景,学生根据问题研讨。
情感、态度、价值观——通过探究体验、交流展示,养成良好的学习品质,增强合作意识。
通过体会数学逼近过程,感受精确与近似的相对统一。
第二章函数模型及其应用

一、三种增长型函数增长速度的比较
在区间(0,+∞)上,函数y=ax(a>1),y=logax(a>1),y
=xn(n>0)都是 函数,但它们增的
不同.增随长着速x度的
增大,y=ax(a>1)的增长速度越来越 ,会超过并远快远大
于y=xn(n>0)的增长速度;而y=logax(a>1)的增长速度则会
例4.求 3 3 的近似值。(精确度0.1)
解: x=3 3
x3 3
x3 3 0 再利用二分法求近似根
解:(1)每次购买原材料后,当天用掉的400公斤原材料不 需要保管,第二天用掉的400公斤原材料需保管1天,第三 天用掉的400公斤原材料需保管2天,第四天用掉的400公 斤原材料需要保管3天,…,第x天(也就是下次购买原材料 的前一天)用掉最后的400公斤原材料需保管(x-1)天. ∴每次购买的原材料在x天内的保管费用: y1=400×0.03×[1+2+3+…+(x-1)]=6x2-6x.
不改变本题的条件下,材料厂家有如下优惠条件:若一 次购买不少于4 800公斤,每公斤按9折优惠,问该工厂 是否可接受此条件?
解:购买一次原材料平均每天支付总费用为 f(x)=1x(6x2-6x+600)+1.5×400×0.9=60x0+6x +534(x≥12), f′(x)=-6x020+6=6x2-x2600, 当 x≥10 时,函数 f(x)为增函数. f(x)min=f(12)=656, 而 714>656,故该厂可接受此条件.
解:(1)1年后该城市人口总数为 y=100+100×1.2%=100×(1+1.2%). 2年后该城市人口总数为 y=100×(1+1.2%)+100×(1+1.2%)×1.2% =100×(1+1.2%)2. 3年后该城市人口总数为 y=100×(1+1.2%)2+100×(1+1.2%)2×1.2% =100×(1+1.2%)3. …
§..用二分法求方程的近似解教案人教版

科目
授课时间节次
--年—月—日(星期——)第—节
指导教师
授课班级、授课课时
授课题目
(包括教材及章节名称)
§..用二分法求方程的近似解教案人教版
教材分析
本节课的教学内容是“用二分法求方程的近似解”。该内容是高中数学人教版必修四第四章“不等式”中的一个重要知识点。在此之前,学生已经学习了函数、方程和不等式的基础知识,通过这些知识的学习,学生已经掌握了函数的性质、解方程的方法等。
-反馈作业情况:及时批改作业,给予学生反馈和指导。
学生活动:
-完成作业:认真完成老师布置的课后作业,巩固学习效果。
-拓展学习:利用老师提供的拓展资源,进行进一步的学习和思考。
-反思总结:对自己的学习过程和成果进行反思和总结,提出改进建议。
教学方法/手段/资源:
-自主学习法:引导学生自主完成作业和拓展学习。
- "The history and applications of the bisection method":这篇文章详细介绍了二分法的历史背景及其在各个领域的应用,有助于学生更好地理解二分法的地位和作用。
在线资源:
- GeoGebra:这是一个免费的数学软件,学生可以通过它来绘制函数图像,实践二分法求解方程的近似解。
d.案例研究环节:提供几个不同类型的方程,让学生运用二分法进行求解,并分析解题过程中的关键步骤。
e.项目导向学习环节:让学生分组选择一个方程,运用二分法编写程序求解,并展示解题过程和结果。
3.确定教学媒体和资源的使用:为了支持教学活动和提高学生的学习效果,将使用以下教学媒体和资源:
a. PPT:制作精美的PPT,用于展示二分法的原理、步骤和实例,提供直观的学习材料。
《利用二分法求方程的近似解》说课稿

《用二分法求方程的近似解》说课稿说课教师:朱雪清各位老师:大家好!今天我说的课是-—-—--普通高中课程标准实验教科书—-—--数学-——-—必修1--—--第三章第一节——--——《用二分法求方程的近似解》.下面,我将从——-——教材地位—-—--—学情分析---—-——教学理念-——----—教学过程等多个方面,重点为大家阐明两个问题,即①怎么教②为什么这样教,希望能得到各位专家、老师的指导.一、教学地位分析1、教材的地位和作用用二分法求方程的近似解》是新课程中第三章—--——《函数与方程》——--第一节的新增内容,体现了本套教材的数学应用意识,所以,数学应用意识的培养--————与数学思想的渗透—-—-—-是本章教学的重要任务。
为了帮助学生认识函数与方程的关系,教科书分三个层面来展现:从简单的一元二次方程和二次函数入手,建立起方程的根与函数零点的关系,侧重点在于学习零点存在定理.通过用二分法求方程的近似解,体现函数的零点——--—与方程的根之间的关系,让学生学会用二分法求方程的近似解.通过建立函数模型-----—--以及运用模型解决问题,体会二分法在生活中运用的巧妙性与实用性。
要求学生根据具体函数的图像,借助计算器用-—---二分法求相应方程的近似解,沟通了函数、方程、不等式等高中知识,体现了二分法的工具性和实用性,同时也渗透了函数与方程、数形结合、算法思想和逼近思想。
所以,数学应用意识的培养-——-—-与数学思想的渗透—-———-是本章教学的重要任务.二分法是一个重要的数学思想方法,至少蕴涵着三个思想:近似的思想—--—逼近的思想---——-和算法的思想。
近似思想是数学应用的一个重要的指导思想,在很多时候,我们只需要给定精度的近似值,—-——---—而且利用二分法,在理论上我们可以无限“逼近”任意精度下的解,从而使得误差任意小,—————另外,二分法具有明显的程序化特征,可以让学生提前感受程序化处理问题的过程,这是算法的重要思想。
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二分法求近似解,几种函数模型
一.选择题(共14小题)
1.(2015•泉州校级模拟)在某种新型材料的研制中,实验人员获得了下列一组实验数据:现准备用下列四个函数中的一个近似地表示这些数据的规律,
A.y=2x﹣2 B.y=(x2﹣1)C.y=log2x D.y=x
2.(2015秋•湘西州校级期中)在某种新型材料的研制中,实验人员获得了
下列一组实验数据.现准备用下列四个函数中的一个近似地表示这些数据的
A.y=log2x B.y=2x C.D.y=2.61cosx
3.(2014秋•娄底期末)某公司为了适应市场需求对产品结构做了重大调整,调整后初期利润增长迅速,后来增长越来越慢,若要建立恰当的函数模型来反映该公司调整后利润y与时间x的关系,可选用()
A.一次函数B.二次函数C.指数型函数D.对数型函数
4.(2014秋•吉林期末)a,b,c,d四个物体沿同一方向同时开始运动,假
设其经过的路程和时间x的函数关系分别是f1(x)=x2,,f3(x)
=log2x,f4(x)=2x,如果运动的时间足够长,则运动在最前面的物体一定是()
A.a B.b C.c D.d
5.(2014秋•烟台期末)在某实验中,测得变量x和变量y之间对应数据,
A.y=2x B.y=x2﹣1 C.y=2x﹣2 D.y=log2x
6.(2015秋•漳州校级月考)当且仅当,x2>2x>log2x.()
A.3<x<4 B.x>4 C.0<x<2 D.2<x<4
7.(2013•安徽模拟)某校为了规范教职工绩效考核制度,现准备拟定一函数用于根据当月评价分数x(正常情况0≤x≤100,且教职工平均月评价分数在
50分左右,若有突出贡献可以高于100分)计算当月绩效工资y元.要求绩效工资不低于500元,不设上限且让大部分教职工绩效工资在600元左右,另外绩效工资越低、越高人数要越少.则下列函数最符合要求的是()
A.y=(x﹣50)2+500 B.
C.D.y=50[10+lg(2x+1)]
8.(2015•惠州模拟)若函数f(x)=x3+x2﹣2x﹣2的一个正数零点附近的函
那么方程x+x﹣2x﹣2=0的一个近似根(精确到0.1)为()
A.1.2 B.1.3 C.1.4 D.1.5
9.(2015•东坡区校级模拟)函数f(x)的零点与g(x)=4x+2x﹣2的零点之差的绝对值不超过0.25,则f(x)可能是()
A.f(x)=(x﹣1)2B.f(x)=4x﹣1 C.f(x)=ln(x﹣)D.f(x)=e x
﹣1
10.(2015秋•广安期末)如图,每个函数图象都有零点,但不能用二分法求图中函数零点的是()
A.B.C.
D.
11.(2015秋•淮北校级期中)已知f(x)=1+x﹣+﹣+…+;g
(x)=1﹣x+﹣+﹣…﹣;设函数F(x)=[f(x+3)]•[g(x﹣4)],
且函数F(x)的零点均在区间[a,b](a<b,a,b∈Z)内,则b﹣a的最小值为()
A.8 B.9 C.10 D.11
12.(2014•蓟县校级二模)若函数f(x)=x3+x2﹣2x﹣2的一个正数零点附
A.1.2 B.1.3 C.1.4 D.1.5
13.(2014秋•咸宁期末)用二分法求方程近似解的过程中,已知在区间[a,
b]上,f(a)>0,f(b)<0,并计算得到f()<0,那么下一步要计算的函数值为()
A.f()B.f()C.f()D.f()
14.(2014秋•临川区校级期末)若函数f(x)=x3+x2﹣2x﹣2的一个正数零
那么方程x+x﹣2x﹣2=0的一个近似根(精确度为0.05)可以是()A.1.25 B.1.375 C.1.42 D.1.5
二.填空题(共16小题)
15.(2015•朝阳区模拟)某商场2013年一月份到十二月份月销售额呈现先下降后上升的趋势,现有三种函数模型:
①f(x)=p•q x(q>0,q≠1);
②f(x)=log p x+q(p>0,q≠1);
③f(x)=x2+px+q.
能较准确反映商场月销售额f(x)与月份x关系的函数模型为
(填写相应函数的序号),若所选函数满足f(1)=10,f(3)=2,则f(x)=.
16.(2015秋•河南期末)光线通过一块玻璃板时,其强度要损失原来的10%,把几块这样的玻璃板重叠起来,设光线原来的强度为a,则通过3块玻璃板后的强度变为.
17.(2014秋•岳阳期末)甲、乙、丙、丁四个物体同时从某一点出发向同一个方向运动,其路程f i(x)(i=1,2,3,4)关于时间x(x≥0)的函数关系
式分别为,,f3(x)=x,f4(x)=log2(x+1),有以
下结论:
①当x>1时,甲走在最前面;
②当x>1时,乙走在最前面;
③当0<x<1时,丁走在最前面,当x>1时,丁走在最后面;
④丙不可能走在最前面,也不可能走在最后面;
⑤如果它们一直运动下去,最终走在最前面的是甲.
其中,正确结论的序号为(把正确结论的序号都填上,多填或少填均不得分).
如下表:
对于表中数据,现给出如下拟合直线:①y=x+1;②y=2x﹣1;③y=;
④y=x,则根据最小二乘法的思想得拟合程度最好的直线是
(填序号).
19.(2012秋•汇川区校级期末)函数y=x2与函数y=xlgx在区间(0,+∞)上增长较快的一个是.
20.(2011秋•虞城县校级期中)函数y=x2与函数y=xlnx在区间(1,+∞)上增长较快的一个是.
21.(2010秋•上虞市校级期中)试探究下列三个函数,当x足够大后,其增长速度最快的是.
①y=10x3②y=100•lgx③y=.
22.(2016•北京)设函数f(x)=.
①若a=0,则f(x)的最大值为;
②若f(x)无最大值,则实数a的取值范围是.23.(2016•天津)已知函数f(x)=(a>0,且a≠1)
在R上单调递减,且关于x的方程|f(x)|=2﹣恰有两个不相等的实数解,
则a的取值范围是.
24.(2016•江苏)设f(x)是定义在R上且周期为2的函数,在区间[﹣1,1)
上,f(x)=,其中a∈R,若f(﹣)=f(),则f(5a)的值是.
25.(2016•包头校级一模)函数f(x)=满足[f(x1)﹣f
(x2)](x1﹣x2)<0对定义域中的任意两个不相等的x1,x2都成立,则a 的取值范围是.
26.(2016•福建模拟)已知函数f(x)=,如果f(x0)=2,那么
实数x0的值为.
27.(2016•福州模拟)若函数f(x)=,g(x)=f(x)+ax,
x∈[﹣2,2]为偶函数,则实数a=.
28.(2016•青浦区一模)已知函数f(x)=|x2﹣2|,若f(a)=f(b),且0<a<b,则ab的取值范围是.
29.(2016•上海模拟)设函数,则满足f(f(a))=2f(a)的a的取值范围是.
30.(2016•淮南二模)已知函数f(x)=,存在x1
<x2<x3,f(x1)=f(x2)=f(x3),则的最大值为.
二分法求近似解,几种函数模型
参考答案
一.选择题(共14小题)
1.B;2.A;3.D;4.D;5.D;6.D;7.C;8.C;9.B;10.C;11.C;12.C;13.A;14.C;
二.填空题(共16小题)
15.③;x2-8x+17;16.0.729a;17.③④⑤;18.④;19.y=x2;20.y=x2;
21.③;22.2;(-∞,-1);23.[,);24.-;25.(0,];26.1
或-2;27.-;28.(0,2);29.[,+∞);30.;。