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必修一

第28讲 4.5.2用二分法求方程的近似解

学习目标

第28讲 4.5.2用二分法求方程的近似解

课程标准学习目标
①理解运用二分法逼近方程近似解的数 学思想。 ②了解二分法只能用于求变号零点的方法。 ③借助数学工具用二分法求方程的近似解。 ④能解决与方程近似解有关的问题。通过本节课的学习,要求会用二分法进行简单方程近似解的求解,并能根据题的要求,解决与二分法相关的参数问题的处理。

知识清单

知识点01:区间中点

对于区间,其中点

知识点02:二分法

1、二分法的概念

对于在区间上图象连续不断且的函数,通过不断的把它的零点所在区间一分为二,使所得区间的两个端点逐步逼近零点,进而得到零点近似值的方法叫做二分法(bisection )

题型精讲

【即学即练1】(2024高一·全国·课后作业)下列图象中,不能用二分法求函数零点的是(    )

A.  B.  C. D.

【即学即练2】(多选)(23-24高一上·浙江宁波·阶段练习)某同学利用二分法求函数的零点时,用计算器算得部分函数值如表所示:

则函数的零点的近似值(精确度0.1)可取为(    )

A.2.49B.2.52C.2.55D.2.58

题型01二分法概念的理解

【典例1】(23-24高一上·吉林延边·期末)下列函数中,不能用二分法求零点的是(  )

A.B.

C.D.

【典例2】(多选)(23-24高一上·陕西西安·阶段练习)多选下列函数图象与轴均有交点,其中能用二分法求函数零点近似值的有(    )

A.  B.

C.  D.

【典例3】(2024·四川雅安)若函数有零点,但不能用二分法求其零点,则实数的值为 .

【变式1】(23-24高一·全国·课后作业)下列函数不能用二分法求零点近似值的为

A.B.

C.D.

【变式2】(多选)(23-24高一上·全国·课后作业)(多选)以下每个图象表示的函数都有零点,其中能用二分法求函数零点的是(    )

A.  B.

C.  D.

【变式3】(多选)(23-24高一·全国·单元测试)下列函数中,有零点且能用二分法求零点的近似值的是(    )

A.B.

C.D.

题型02确定零点(根)所在区间

【典例1】(23-24高一上·湖南株洲·期末)已知函数,现用二分法求函数在内的零点的近似值,则使用两次二分法后,零点所在区间为(    )

A.B.C.D.

【典例2】(23-24高一上·广西·阶段练习)新课程互助学习小组在学习二分法后,利用二分法研究方程在上的近似解时,经过两次二分后,可确定近似解所在的区间为(    )

A.B.C.D.

【典例3】(23-24高一上·重庆黔江·阶段练习)已知方程的根在区间上,第一次用二分法求其近似解时,其根所在区间应取为 .

【变式1】(23-24高一上·湖南长沙·期末)设,用二分法求方程在上的近似解时,经过两次二分法后,可确定近似解所在区间为(   )

A.或都可以B.

C.D.不能确定

【变式2】(23-24高一上·四川成都·期中)设函数,用二分法求方程在内的近似解的过程中,计算得,则下列必有方程的根的区间为(    )

A.B.C.D.不能确定

【变式3】(23-24高一上·重庆北碚·期末)用二分法求图象是连续不断的函数在内零点近似值的过程中得到,,,则函数的零点落在区间 .

题型03用二分法求函数的零点的近似值

【典例1】(23-24高一上·江苏·课后作业)若函数的一个正数零点附近的函数值用二分法计算,其参考数据如下:

那么方程的一个近似根(精确度为)可以是(     )

A.B.

C.D.

【典例2】(多选)(23-24高一上·河南驻马店·阶段练习)若函数的一个正数零点附近的函数值用二分法逐次计算,参考数据如下:,;,;.那么可以作为方程的一个近似解的是(精确度为0.1)(    )

A.1.35B.1.40C.1.43D.1.50

【典例3】(23-24高一上·上海·期末)若函数在区间的一个零点的近似值用二分法逐次计算列表如下:

那么方程的一个近似解为 (精确到0.1)

【变式1】(23-24高一上·云南昆明·期末)若函数的一个正零点用二分法计算,零点附近函数值的参考数据如下:,,,,,,那么方程的一个近似根(精确度)为(   )

A.1.2B.1.3C.1.4D.1.5

【变式2】(多选)(23-24高一上·浙江宁波·阶段练习)某同学利用二分法求函数的零点时,用计算器算得部分函数值如表所示:

则函数的零点的近似值(精确度0.1)可取为(    )

A.2.49B.2.52C.2.55D.2.58

【变式3】(23-24高一上·辽宁大连·期中)用二分法求函数的一个零点,根据参考数据,可得函数的一个零点的近似解(精确到0.1)为 .

(参考数据:,,,.)

题型04二分法的过程

【典例1】(23-24高一上·云南昆明·期末)已知函数,在区间内存在一个零点,在利用二分法求函数近似解的过程中,第二次求得的区间中点值为 .

【典例2】(2024高一上·全国·专题练习)已知函数在内有零点,用二分法求零点的近似值(精确度为0.1)时,则对区间至少需要的等分次数为 .

【典例3】(23-24高一上·湖南株洲·期末)用二分法求函数在区间的零点,若要求精确度,则至少进行 次二分.

【变式1】(23-24高一上·内蒙古呼和浩特·期末)已知图象连续不断的函数 在区间 上有唯一零点,如果用二分法求这个零点(精确度为 )的近似值,那么将区间等分的次数至少是 .

【变式2】(23-24高一下·江苏南通·阶段练习)已知函数的表达式为,用二分法计算此函数在区间上零点的近似值,第一次计算、的值,第二次计算的值,第三次计算的值,则 .

【变式3】(23-24高一上·全国·课后作业)已知函数在区间上有唯一零点,如果用“二分法”求这个零点(精确度)的近似值,那么将区间等分的次数至少是 .此时规定只要零点的存在区间满足,则可用作为零点的近似值,由此求得 .

强化训练

A夯实基础

一、单选题

1.(23-24高一上·江西吉安·期末)用二分法研究函数的零点时,第一次经过计算发现,,可得其中一个零点,则第二次还需计算函数值(    )

A.B.C.D.

2.(23-24高一上·天津·阶段练习)下列函数图象与x轴均有交点,其中不能用二分法求图中交点横坐标的是下图中的(    )

A.B.C.D.

3.(23-24高一上·全国·课后作业)用二分法求方程的近似解,精确度为,则终止条件为(  )

A.B.

C.D.

4.(23-24高一上·全国·课后作业)用二分法求函数在区间上的零点,要求误差不超过0.01时,计算中点函数值的次数最少为(  )

A.6B.7C.8D.9

5.(23-24高一上·全国·课后作业)已知,用二分法求方程在区间内的近似解的过程中得到,,,则方程的解落在区间(  )

A.B.

C.D.不能确定

6.(23-24高一上·吉林延边·期末)下列函数中,不能用二分法求零点的是(  )

A.B.

C.D.

7.(23-24高一上·湖南株洲·期末)已知函数,现用二分法求函数在内的零点的近似值,则使用两次二分法后,零点所在区间为(    )

A.B.C.D.

8.(23-24高一上·上海虹口·期末)若在用二分法寻找函数零点的过程中,依次确定了零点所在区间为,则实数和分别等于(    )

A.B.2,3C.D.

二、多选题

9.(23-24高一上·辽宁朝阳·期末)在用“二分法”求函数零点的近似值时,若第一次所取区间为,则第二次所取区间可能是(    )

A.B.C.D.

10.(23-24高一上·河南驻马店·阶段练习)若函数的一个正数零点附近的函数值用二分法逐次计算,参考数据如下:,;,;.那么可以作为方程的一个近似解的是(精确度为0.1)(    )

A.1.35B.1.40C.1.43D.1.50

三、填空题

11.(23-24高一上·重庆黔江·阶段练习)已知方程的根在区间上,第一次用二分法求其近似解时,其根所在区间应取为 .

12.(23-24高一上·湖南岳阳·阶段练习)用二分法逐次计算函数在区间内的一个零点附近的函数值,所得数据如下:

则精度为0.1的条件下方程的一个近似根为 .

四、解答题

13.(23-24高一·全国·课后作业)已知函数.

(1)若,判断函数在上是否存在零点.若存在,请在精确度为0.2的条件下,用二分法求出该零点存在的区间;若不存在,请说明理由.

(2)若函数在区间上存在零点,求实数m的取值范围.

14.(23-24高一·全国·课后作业)用二分法证明方程在区间(1,2)内有唯一的实数解,并求出这个实数解的一个近似值(精确度为0.1).

参考数据:

x1.1251.18751.251.3751.5
2.182.282.382.592.83
B能力提升

1.(23-24高三上·福建泉州·阶段练习)我国南北朝数学家何承天发明的“调日法”是程序化寻求精确分数来表示数值的算法,其理论依据是:设实数的不足近似值和过剩近似值分别为和,则是的更为精确的不足近似值或过剩近似值.我们知道,令,则第一次用“调日法”后得是的更为精确的过剩近似值,即,若每次都取最简分数,则用“调日法”得到的近似分数与实际值误差小于0.01的次数为(    )

A.五B.四C.三D.二

2.(23-24高一上·山东青岛·阶段练习)已知.

(1)通过二分法且满足精确度为0.5,求方程的近似解(精确到0.1)

(2)设,求证:.

C新定义题型

1.(23-24高二·全国·课后作业)阅读材料

求方程的近似根有很多种算法,下面给出两种常见算法:

方法一:设所求近似根与精确解的差的绝对值不超过0.005,算法:

第一步:令.因为,,所以设,.

第二步:令,判断是否为0.若是,则为所求;

若否,则继续判断大于0还是小于0.

第三步:若,则;否则,令.

第四步:判断是否成立?若是,则之间的任意值均为满足条件的近似根;若否,则返回第二步.

方法二:考虑的一种等价形式

变形如下:,∴,∴

这就可以形成一个迭代算法:给定

根据,,1,2,…计算多次后可以得到一个近似值

(1)分别运用方法一和方法二计算的近似值(结果保留4位有效数字),比较两种方法迭代速度的快慢;

(2)根据以上阅读材料,设计合适的方案计算的近似值(精确到0.001).