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- 2021-06-11 发布
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3.1.2 用二分法求方程的近似解
[课时作业]
[A组 基础巩固]
1.下列图象与x轴均有交点,其中不能用二分法求函数零点的是( )
答案:B
2.用“二分法”可求近似解,对于精确度ε说法正确的是( )
A.ε越大,零点的精确度越高
B.ε越大,零点的精确度越低
C.重复计算次数就是ε
D.重复计算次数与ε无关
答案:B
3.用二分法求函数f(x)=x3+5的零点可以取的初始区间是( )
A.[-2, 1] B.[-1,0]
C.[0,1] D.[1,2]
解析:f(-2)=-3<0,f(1)=6>0
逐次验证得出初始区间为A.
答案:A
4.定义在R上的函数f(x)的图象是连续不断的曲线,已知函数f(x)在区间(a,b)上有一个零点x0,且f(a)·f(b)<0,用二分法求x0时,当f=0时,则函数f(x)的零点是( )
A.(a,b)外的点
B.x=
C.区间或内的任意一个实数
D.x=a或x=b
答案:B
5.设f(x)=3x+3x-8,用二分法求方程3x+3x-8=0在x∈(1,2)内近似解的过程中,计算得到f(1)<0,f(1.5)>0,f(1.25)<0,则方程的根落在区间( )
A.(1,1.25) B.(1.25,1.5)
C.(1.5,2) D.不能确定
解析:∵f(1)<0,f(1.5)>0,f(1.25)<0,则由f(1.25)·f
5
(1.5)<0可知方程根落在(1.25,1.5)上.
答案:B
6.用二分法研究函数f(x)=x2+6x-2的零点时,第一次经过计算f (0)<0,f(0.5)>0可得其中一个零点x0∈________,第二次应计算________.
解析:由零点的存在性可知,x0∈(0,0.5),取该区间的中点=0.25,∴第二次应计算f(0.25).
答案:(0,0.5) f(0.25)
7.求方程log3x+x=3的解所在区间是________.
解析:构造函数f(x)=log3x+x-3,找出函数零点所在的初始区间,
∵f(2)<0,f(3)>0,∴x0∈(2,3).
答案:(2,3)
8.若方程x3-x+1=0在区间(a,b)(a,b是整数,且b-a=1)上有一根,
则a+b=________.
解析:设f(x)=x3-x+1,则f(-2)=-5<0,
f(-1)=1>0可得a=-2,b=-1,∴a+b=-3.
答案:-3
9.求方程2x3+3x-3=0的一个近似解.(精确度0.1)
解析:设f(x)=2x3+3x-3,∵f(0)=-3<0,f(1)=2>0,∴函数在(0,1)内存在零点,即方程在(0,1)内有实数解,取(0,1)作为初始区间,利用二分法逐次计算,列表如下:
区间
中点
中点函数值
(0,1)
0.5
f(0. 5)<0
(0.5,1)
0.75
f(0.75)>0
(0.5,0.75)
0.62 5
f(0.62 5)<0
(0.625,0.75)
0.687 5
f(0.687 5)<0
(0.687 5,0.75)
5
由于|0.687 5-0.75|=0.062 5<0.1,所以方程2x3+3x-3=0的一个近似解可取为0.75.
10.求的近似值.(精确到0.01)
解析:设x=,则x3-2=0,令f (x)=x3-2,则函数f(x)的零点的近似值就是的近似值.
由于f(1)=-1<0,f(2)=6>0,故可以取区间[1,2]为计算的初始区间.
用二分法逐步计算,列表如下:
区间
中点
中点函数值
(1,2)
1.5
1.375
(1,1.5)
1.25
-0.046 9
(1.25,1.5)
1.375
0.599 6
(1.25,1.375)
1.312 5
0.261 0
(1.25,1.312 5)
1.281 25
0.103 3
(1.25,1.281 25)
1.265 63
0.027 3
(1.25,1.265 63)
1.257 82
-0.01
(1.257 82,1.265 63)
由于|1.265 63-1.257 82|=0.007 81<0.01
∴这个区间的两个端点的近似值都可以作为函数f(x)零点的近似值,即的近似值是1.26.
[B组 能力提升]
1.已知函数f(x)的图象如图,其中零点的个数与可以用二分法求解的个数分别为( )
A.4,4 B.3,4
C.5,4 D.4,3
解析:图象与x轴有4个交点,所以解的个数为4;左、右函数值异号的有3个零点,所以可以用二分法求解的个数为3.
答案:D
2.对于函数f(x)在定义域内用二分法的求解过程如下:f(2 009)<0,f(2 010)<0,f(2 011)>0,下列叙述正确的是( )
A.函数f(x)在(2 010,2 011)内不存在零点
B.函数f(x)在(2 009,2 010)内不存在零点
C.函数f(x)在(2 010,2 011)内存在零点,并且仅有一个
D.函数在(2 009,2 010)内可能存在零点
解析:f(2 009)·f(2 010)>0,只能说在(2 009,2 010)内可能存在零点,也可能不存在零点.f(2 010)·f(2 011)<0,说明在(2 010,2 011)内至少有一个零点,不能说是唯一,故答案选D.
5
答案:D
3.已知函数f(x)的图象是连续不断的,且有如下的对应值表:
x
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
f(x)
-136
-21
6
19
13
-1
-8
-2
4
29
98
则下列判断正确的是________.
①函数f(x)在区间(-1,0)内有零点;
②函数f(x)在区间(2,3)内有零点;
③函数f(x)在区间(5,6)内有零点;
④函数f(x)在区间(-1,7)内有三个零点.
解析:f(-1)·f(0)<0,f(2)·f(3)<0,f(5)·f(6)<0,又f(x)的图象连续不断,所以函数f(x)在(-1,0),(2,3),(5,6)三个区间上均有零点,但不能断定有几个零点,故①②③正确,④不正确.
答案:①②③
4.用二分法求函数f(x)=3x-x-4的一个零点,其参考数据如下:
f(1.600 0)=0.20 0
f(1.587 5)=0.133
f(1.575 0)=0.067
f(1.562 5)=0.003
f(1.556 2)=-0.029
f(1.55 00)=-0.060
据此数据,可得方程3x-x-4=0的一个近似解(精确到0.01)为________.
解析:注意到f(1.556 2)=-0.029和f(1.562 5)=0.003,显然f(1.556 2)f(1.562 5)<0,故区间的端点四舍五入可得1.56.
答案:1.56
5.在一个风雨交加的夜里,从某水库闸房到防洪指挥部的电话线路发生了故障.这是一条10 km长的线路,如何迅速查出故障所在位置?
如果沿着线路一小段一小段查找,困难很多,每查一个点要爬一次电线杆子.10 km长,大约有200多根电线杆子呢!
想一想,维修线路的工人师傅怎样工作最合理?
解析:如图所示:可利用二分法的原理进行查找.
设闸房和指挥部所在地分别为A,B,他首先从AB的中点C处查,用随身带的电话机向两端测试时,发现AC段正常,断定故障在BC段;再到BC段中点D处来查,这次发现BD段正常,可见故障在CD段;再到CD中点E
5
处来查,这样每查一次,就可以把待查的线路长缩减一半,故经过7次查找,就可以把故障可能发生的范围缩小到50 m~100 m左右,即一两根电线杆附近.
6.已知函数f(x)=3x+,方程f(x)=0在(-1,+∞)内是否有根?若有根,有几个?请你用二分法求出方程f(x)=0根的近似值.(精确度0.01)
解析:方程f(x)=0在(-1,+∞)内有根,
f(x)=3x+=3x+1-,
当x∈(-1,+∞)时,函数f(x)为增函数,
所以若方程f(x)=0有根,则最多有一个根.
∵f(0)=-1<0,f(1)=>0,所以取(0,1)为初始区间,用二分法逐步计算,列出下表:
区间
中点的值
中点函数近似值
(0,1)
0.5
0.732
(0,0.5)
0.25
-0.084
(0.25,0.5)
0.375
0.328
(0.25,0.375)
0.312 5
0.124
(0.25,0.312 5)
0.281 25
0.021
(0.25,0.281 25)
0.265 625
-0.032
(0.265 625,0.281 25)
0.273 437 5
-0.005
(0.273 437 5,0.281 25)
由于|0.273 437 5-0.281 25|<0.01.
所以x=0.281 25.
(实际上[0.273 437 5,0.281 25]内的任意一个值均可以.)
5
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