2.5.1(1)函数与方程:一元二次函数与一元二次方程

[教学目标]

一、引入:方程x2-x-2=0是x的一元二次方程,y=x2-x-2是一元二次函数,它们之间到底有什么关系?引入主题:一元二次方程与一元二次函数

1、探究二次函数与对应的一元二次方程之间的关系:

⑴求出方程x2-x-2=0的根(2和-1);⑵画出函数y=x2-x-2的图象

发现并归纳:一元二次方程x2-x-2=0的两个实数根就是二次函数y=x2-x-2的图象和x轴交点的横坐标,也是二次函数y=x2-x-2的函数值等于0时的自变量x的值

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2、零点的定义:方程f(x)=0的实数根的个数又叫函数y=f(x)的零点。这个方程f(x)=0叫做函数y=f(x)所确定的方程。

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3、函数y=x2-x-2可以表示成什么形式:⑴y= x2-x-2(一般式);⑵y=(x-2)(x+1)两点式或零点式;⑶y=(x-1)2-3(顶点式)一般情况下,二次函数解析式也有三种表达方式:一般式f(x)=ax2+bx+c(a≠0),两点式或零点式f(x)=a(x-x1)(x-x2),顶点式f(x)=a(x-h)2+k

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4、一般的情况,一元二次函数y=ax2+bx+c与一元二次方程ax2+bx+c=0的根的情况如何?

△=b2-4ac

△>0

△=0

△<0

ax2+bx+c=0的根

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x1,2=

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x1=x2=-

方程没有实数根

y=ax2+bx+c(a>0)的图象及顶点h的函数值与0的大小关系

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f(h)<0

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f(h)=0

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f(h)>0

y=ax2+bx+c(a<0)的图象及顶点h的函数值与0的大小关系

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f(h)>0

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f(h)=0

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f(h)<0

顶点h函数值的与0的大小关系

af(h)<0

af(h)=0

af(h)>0

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例1、求证方程x2+6x+4=0有两个不等的实数根(教材P76―2)

证明:[方法一]△=36-16>0,所以方程有两个不等的实数根

[方法二]设f(x)= x2+6x+4,在顶点的函数值f(-3)=-5<0所以方程有两个不等的实数根

说明:判断一元二次方程解的个数问题,如果x无条件限制,可以用判别式法(体现等价转化),也可以用图象法(看顶点的函数值----体现数形结合)

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例2、(教材P75----例2)一个二次函数y=f(x)的图象如图⑴求出这个二次函数的零点;⑵写出它的解析式;⑶分别指出f(-4)f(-1),f(0)f(2)与0的大小关系。

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解:⑴两个零点为-3和1;

⑵设f(x)=a(x+3)(x-1),由f(-1)=4得a=-1,故f(x)=- (x+3)(x-1)=-x2-2x+3

⑶f(-4)=-5,f(-1)=4,f(0)=3,f(2)=-5,故f(-4)f(-1)=-20<0,f(0)f(2)=-15<0

说明:一元二次函数y=f(x)对于实数m,n,m<n, f(m)f(n)<0,则f(x)在(m,n)之间有且仅有一个零点

练习:教材P76----3,4

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例3、若方程x2+2mx+3=0两个根均小于0,求实数m 的范围。两个都小于-1的根呢?

解:⑴[方法一]设两根为x1,x2,则有

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,解得m≥

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[方法二]设f(x)= x2+2mx+3,作出其图象有:0点函数值大于0,对称轴在原点左侧,于是,解得m≥

⑵[方法一]将⑴方法一中的x1,x2分别换成x1+1,x2+1其余不变,有 x1+1+x2+1=-2m+2

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<0, (x1+1)(x2+1)=x1x2+(x1+x2)+1=3-2m+1>0,结果≤m<2

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    [方法二] 将⑴方法二中的f(0)换成f(-1)>0,对称轴在-1左侧有-m<-1, 结果≤m<2

说明1:方法一是等价转化,方法二为数形结合。一般不去解出方程再解不等式,而且随着数据的增多,用数形结合更方便。

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练习:方程-4×2x+9+a=0有两个不等实数根,求实数a的取值范围(解:设2x=t>0,关于t的方程t2-4t+9+a=0有两个不等的正实数根,结果(-9,-7))

补充作业

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四、作业:教材P81-----习题1、2

1、一个二次函数f(x)=ax2+bx+10

(1)有两个零点5和1,则a=_________,b=___________

(2)c存在一正一负两个零点的条件是__________

(3)若f(x1)=f(x2),(x1≠x2),则f(x1+x2)=__________

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2、已知函数f(x)=(x-a)(x-b)-2(a<b)的零点为α、β,则a,b,α,β从小到大用小于号相连的顺序是__________________

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3、方程x2-ax+a2-7=0,填满足下列条件的实数a的范围。⑴有两个负根______________;⑵有两个大于1的实数根__________;⑶有一个大于2另一个小于2的实数根__________

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4、函数f(x)=-x2-2ax(0≤x≤1)的最大值为a2,求实数a的范围

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5、已知m,n是函数f(x)=x2+(2-k)x+k2+3k+5的两个零点,求m2+n2的值域

6*、找出二次函数f(x)=ax2+bx+c有一个比d大一个比d小的零点的等价条件,并证明

                              [答案]

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1、⑴a=2,b=-12;   ⑵ac<0(或af(0)<0);    ⑶c    2、α<a<b<β;      

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3、⑴[-,-);⑵(3, ];⑶(-1,3)

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4、f(x)的对称轴为x=-a,这样有对称轴在[0,1]的左侧、之间、右侧三种情况,如图

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⑴无解

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或⑵-1≤a<0;

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或⑶ a=1

总之-1≤a≤0

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5、△=-3k2-16k-16≥0,-4≤k≤-,m+n=k-2,mn=k2+3k-5,

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f(k)= m2+n2=(m+n)2-2mn=(k-2)2-2(k2+3k-5)=-k2-10k-6↓,值域为[,18]

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   6*、从图形看也是如此,二次函数f(x)=ax2+bx+c有一个比d大一个比d小的零点af(d)<0;

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证明:f(x)= ax2+bx+c有一个比d大一个比d小的零点,设为x1,x2(x1-d)(x2-d)=x1x2-d(x1+x2)+d2=+d+d2<0ac+abd+ad2<0af(d)<0

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2,5.1 (2)函数与方程:具体的一元二次不等式解法

[教学目的]:

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三、情感态度和价值观:通过学习,激发学习数学的热情,培养勇于探索的精神,勇于创新精神,同时体会事物之间普遍联系的辩证思想

[教学重点]:图象法解一元二次不等式

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[教学难点]一元二次方程一元二次不等式与二次函数的关系

[ 教学过程]

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   二、讲解新课:

       组织讨论: 
    从上面的例子出发,综合学生的意见,可以归纳出确定一元二次不等式的解集,关键要考虑以下两点:
    (1)抛物线与x轴的相关位置的情况,也就是一元二次方程=0的根的情况
    (2)抛物线的开口方向,也就是a的符号
 总结讨论结果:
   (l)抛物线 (a> 0)与 x轴的相关位置,分为三种情况,这可以由一元二次方程 =0的判别式三种取值情况(Δ> 0,Δ=0,Δ<0)来确定   (2)a<0可以转化为a>0

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设相应的一元二次方程的两根为,则不等式的解的各种情况如下表:

 

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   二次函数

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)的图象

 

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一元二次方程

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有两相异实根

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有两相等实根

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     无实根

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        R

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例1   解不等式

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解:作出函数的图像

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因为.

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所以,原不等式的解集是.

说明:解一元二次不等式的步骤:

①     看看:看二次项系数将二次项系数是否为正,否则一般化为“+”:

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②算算: 计算判别式,在△>0时,求确定方程的根

③ 画画:画出函数图象

④写写:写出不等式相应解集

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练习1解不等式.(.)

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练习2解不等式.().

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练习3解不等式.().

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      例2,关于x的不等式的解集是,求k的范围

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解  =k2+8k<0,故-8<k<0

说明:已知解集求变量范围,实质就是将解不等式的过程倒过来求

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练习1:不等式x2mx+>0恒成立的条件是___________(答:0<m<4)

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练习2:已知关于x的不等式ax2+bx+c>0的解集为{x|-1<x<2},求cx2+bx+a<0的解集(解答:-1与2是确定的方程ax2+bx+c=0的两个根,且a<0,于是-1+2=1=-,-1×2=-2=,两式相除得=,从而c<0,cx2+bx+a<0x2+x+>0x2+x->0

②     看看:看二次项系数将二次项系数是否为正,否则一般化为“+”:

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三、. 小结:解一元二次不等式的步骤:

②算算: 计算判别式,在△>0时,求确定方程的根

③ 画画:画出函数图象

④写写:写出不等式相应解集

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四、作业: 教材:P94----27,P95---30     补充习题

?1、若不等式ax2+bx+b<0(a≠0)的解集是R,那么下列式子正确的是(    )?

A.a<0且b2-4ab>0? B.a<0且b2-4ab<0?C.a<0且b2-4ab≤0? D.a<0且b2-4ab≥0

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2、.不等式-3<4x-4x2≤0的解集是________________________?

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3、若0<a<1,则不等式(xa)(x)<0的解是__________________.

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4、已知集合A={xRx2x-2≤0},B={xRaxa+3},AB,则实数a的取值范围是______

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5、方程x2+(m-3)x+m=0有两个实根,则m的取值范围是______.

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6. 对于任意实数x,不等式(a-2)x2-2(a-2)x-4<0恒成立,求实数a的取值范围. 7.m是什么实数时,方程mx2-(1-m)x+m=0有实根??

8*、实系数不等式ax2+bx+c>0的解为n<x<m,其中n<0<m,求不等式cx2+bx+a<0的解

[答案]

1、B

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2{x|-<x≤0或1≤x<}

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3a<x<

4a≥2或a≤-4

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5、 m≥9或m≤1

6【解】 若a=2,不等式的解为全体实数

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a≠2,则即-2<a<2?综上-2<a≤2

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7【解】 当m=0时,原方程为-x=0,x=0?∴m=0时,方程有实根.?当m≠0时,由题意知Δ=(1-m)24m2≥0?3m22m-1≤0-1≤mm≠0?

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综上,当m∈{m|-1≤m}时,原方程有实根.

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8*,由已知,a<0,n+m=-,nm=<0,c>0 ,cx2+bx+a<0x2+x+<0,由已知=-(+),=,故x2-(+)x+<0,解为<x<

      

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2.5.2函数与方程:二分法求方程的近似解

[教学目标]

[教学重点]二分法的掌握

[教学难点]二分法的理解

[备注]本节是一个课件

[教学过程]

一、创设情景,引入新课:

从上海到旧金山的海底电缆有15个接点,现在某接点发生故障,需要及时修理,怎样检查?才能尽快断定故障发生点?

分析:记上海到旧金山的接点依次分别为1,2,3,……,15,先检查第8个接点处,如果从1到8通,则故障在8到15之间,否则故障在1到8之间(如:故障在8到15之间);再检查第12个接点,如果8到12通,则故障在12到15之间,否则故障在8到12之间(设在8到12之间);再检查第10个接点,……这样一步步很快找到故障点。

象以上方法,将每个部分依次分成两部分,逐步逼近的方法,称二分法。用它不仅可以如此应用,而且还可以求方程的近似解。主题:二分法求方程的近似解

二、新课内容

x

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三、情感态度与价值观:体会正面与迂回都是解决问题的方法的思想

0.84^x-0.5

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3.6

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0.03383302

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3.8

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0.01553872

4

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-0.0021286

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4.2

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-0.0191905

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4.4

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-0.0356677

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4.6

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-0.0515803

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4.8

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-0.0669475

5

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-0.0817881

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例1、判断0.84x=0.5在(3,5)之间是否有解?

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解: ,设f(x)=0.84x-0.5, [方法一]作图有在(3,5)之间有解

[方法二]计算得

f(3)>0,f(5)<0,故在(3,5)之间有解

说明1:不能作了图象后就直接说它有解,即不能看起来象就说它是,还需要证明。

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练习1:方程ax=logax是否只有一个解?(答:未必;用课件演示)

说明2:对于二次函数y=f(x),如果f(m)f(n)<0,则f(x)=0在(m,n)有且仅有一个实数根。对于一般的函数f(x),这个结论还是否成立?不成立需要加说明条件?结论又是什么?

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不成立,如图的情况在(x1,x2)内一定有解,但不是惟一解。一般的,对于连续函数y=f(x),f(m)f(n)<0,则f(x)=0在(m,n)内一定有解,但未必只有一个解

练习2:判断方程x3+3x-1=0在(0,1)内是否有解?(有)

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例2、利用计算器求方程lgx=3-x的近似解(精确到0.1)

x

lgx+x-3

2

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-0.69897

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2.1

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-0.57778

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2.2

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-0.45758

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2.3

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-0.33827

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2.4

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-0.21979

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2.5

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-0.10206

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2.6

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0.014973

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2.7

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0.131364

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2.8

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0.247158

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2.9

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0.362398

3

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0.477121

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解:作出y=lgx与y=3-x的图象如图,(也可以列表如表)

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解在(2,3)之间,检验设f(x)=lgx+x-3,有: f(2)<0,f(3)>0,解x1∈(2,3);f(2.5)<0,解x1∈(2.5,3);f(2.75)>0, 解x1∈(2.5,2.75);f(2.625)>0,解在(2.5,2.625)之间;f(2.5625)<0,解在(2.5625,2.625).故解的近似值为2.6

说明:以上就是用二分法求方程近似解的一个过程,是依次将区间二分,最后根据精确度四舍五入找到近似解。二分法求方程近似解的一般步骤是:

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练习:求方程2x+x=4及x3=2x+1的近似解(精确到0.1)(答案:⑴1.4;⑵,-1,-0.6,1.6)

四:作业:教材P81---习题5,补充作业

补充习题

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三、小结:本节的主要问题是二分法求方程的近似解:其中找异号端点值的方法有函数法和图象法

1、写出下列方程解的个数:⑴4x2-6x-1=0在(-1,2)内_______;⑵log2(x+4)=3x_______;⑶ex=1/x_____;⑷x=ln(x+2)在[e-2-2,e4-2]内_______

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2、下列不能用二分法求方程近似解的序号是(      )

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3、已知函数f(x)=ax3+bx2+cx+d的图象如图,则b的范围是_____________

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4、函数f(x)=x(x-1)(x-2)+a一定有零点的区间是_____________

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5、⑴方程=2x-3的解集是__________;⑵x3-x+1=0在(a,a+1),a∈Z上有解,则a=________________

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6、讨论方程lgx+lg(4-x)=2lga解的个数

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7、已知f(x)为定义在R上的减函数,且为奇函数,解方程f(x3-x-1)+f(x2-1)(精确到0.1)

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8*、某教育基金会50年前成立时共有基金440万元,基金会将这部分基金用于投资,每年将投资收益的一半用于资助教育事业,已知今年这个基金会投入教育事业68万元,问它的平均年收益率为多少?(精确到0.1%)

                     [答案]

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1、⑴2;⑵2;⑶1;⑷2

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2、③

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3、b<0

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4、(-∞,1)

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5、⑴{};⑵-2

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6、a>1时,有0个;a=1时,有一个;0<a<1时,有两个

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7、1.2

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8*、440=68,x≈0.0468

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