2019_2020学年新教材高中数学第4章指数函数与对数函数4.5函数的应用二4.5.2用二分法求方程的近似解课后课时精练新人教A版必修第一册.doc

4.5.2 用二分法求方程的近似解

A级：“四基”巩固训练
一、选择题
1．用二分法求如图所示的函数f(x)的零点时，不可能求出的零点是(　　)

A．x1 B．x2
C．x3 D．x4
答案　C
解析　由二分法的原理可知，x3不能用二分法求出，因为其左右两侧的函数值同负．
2．用二分法求函数f(x)＝x3－2的零点可以取的初始区间是(　　)
A．[2,3] B．[－1,0]
C．[0,1] D．[1,2]
答案　D
解析　由于f(1)＝－<0，f(2)＝2>0，故可以取区间[1,2]作为计算的初始区间，用二分法逐次计算．
3．函数f(x)的图象是连续不断的曲线，在用二分法求方程f(x)＝0在(1,2)内近似解的过程中得f(1)<0，f(1.5)>0，f(1.25)<0，则方程的解所在的区间为(　　)
A．(1.25,1.5) B．(1,1.25)
C．(1.5,2) D．不能确定
答案　A
解析　由于f(1.25)·f(1.5)<0，则方程的解所在的区间为(1.25,1.5)．
4．已知曲线y＝x与y＝x的交点的横坐标是x0，则x0的取值范围是(　　)
A． B．
C． D．(1,2)
答案　A
解析　设f(x)＝x－x，则f(0)＝1>0，f＝－＝－<0，f(1)＝－1<0，f(2)＝2－2<0，显然有f(0)·f<0.
5．若函数f(x)＝x3＋x2－2x－2的一个零点(正数)附近的函数值用二分法逐次计算，参考数据如下表：

那么方程x3＋x2－2x－2＝0的一个近似解(精确度为0.04)为(　　)
A．1.5 B．1.25
C．1.375 D．1.4375
答案　D
解析　由参考数据知，f(1.40625)≈－0.054，f(1.4375)≈0.162，即f(1.40625)·f(1.4375)<0，且1.4375－1.40625＝0.03125<0.04，所以方程的一个近似解可取为1.4375，故选D．
二、填空题
6．用“二分法”求方程2x＋log2x－4＝0在区间(1,3)内的解，如果取区间的中点为x0＝2，那么下一个有解的区间是________．
答案　(1,2)
解析　设f(x)＝2x＋log2x－4，因为f(1)·f(2)＝(2＋0－4)×(4＋1－4)＝－2<0，所以下一个有解的区间为(1,2)．
7．已知图象连续不断的函数y＝f(x)在区间(0,0.1)上有唯一零点，如果用二分法求这个零点(精确度为0.01)的近似值，则应将区间(0,0.1)等分的次数至少为________．
答案　4
解析　设等分的最少次数为n，则由<0.01，得2n>10，∴n的最小值为4.
8．如果一个正方体的体积在数值上等于V，表面积在数值上等于S，且V＝S＋1，那么这个正方体的棱长(精确到0.01)约为________．
答案　6.03
解析　设正方体的棱长为x，则V＝x3，S＝6x2.∵V＝S＋1，∴x3＝6x2＋1.设f(x)＝x3－6x2－1，应用二分法得方程的近似解为6.03.
三、解答题
9．在一个风雨交加的夜里，从某水库闸房(设为A)到防洪指挥部(设为B)的电话线路发生了故障．这是一条10 km(大约有200多根电线杆)长的线路．
(1)如何迅速查出故障所在？
(2)算一算，要把故障可能发生的范围缩小到50～100 m左右，即一两根电线杆附近，要查多少次？
解　(1)如图所示，首先从中点C查，用随身带的话机向两端测试时，假设发现AC段正常，断定故障在BC段，再到BC段中点D查，这次若发现BD段正常，可知故障在CD段，再到CD段中点E来查．依次类推……

(2)每查一次，可以把待查的线路长度缩减一半，设要查n次，则≤100，得2n≥100，∴n的最小值为7.因此只要查7次就够了．
10．(本题可以用计算器计算)以下是用二分法求方程x3＋3x－5＝0的一个近似解(精确度为0.1)的不完整的过程，请补充完整．
解：设函数f(x)＝x3＋3x－5，其图象在(－∞，＋∞)上是连续不断的，且f(x)在(－∞，＋∞)上单调递________(增或减)．
先求f(0)＝________，f(1)＝________，f(2)＝________.
所以f(x)在区间________内存在零点x0，再填下表：
(可参考条件：f(1.125)<0，f(1.1875)>0；符号填＋、－)

下结论： ______________________________.
解　设函数f(x)＝x3＋3x－5，其图象在(－∞，＋∞)上是连续的，且f(x)在(－∞，＋∞)上单调递增，先求f(0)＝－5，f(1)＝－1，f(2)＝9.所以f(x)在区间(1,2)内存在零点x0，再填下表：

下结论：由表得方程x3＋3x－5＝0的一个近似解是x≈1.1875.
B级：“四能”提升训练
1．已知函数f(x)＝ln x＋2x－6有一个零点，求这个零点所在的一个区间，使这个区间的长度不超过(不能用计算器)．
解　∵f(2)<0，f(3)>0，∴f(x)的零点x0∈(2,3)．
取x1＝，∵f＝ln －1＝ln －ln e<0，
∴ff(3)<0，∴x0∈.
取x2＝，∵f＝ln －＝ln －ln e>0，
∴ff<0，∴x0∈.
而＝≤，
∴即为符合条件的一个区间．
2．若函数y＝f(x)在区间(a，b)内的零点用二分法按精确度为ε求出的结果与精确到ε求出的结果相等，则称函数y＝f(x)在区间(a，b)内的零点为“和谐零点”．试判断函数f(x)＝x3＋x2－2x－2在区间(1,1.5)上按ε＝0.1用二分法逐次计算求出的零点是否为“和谐零点”．
(参考数据：f(1.25)≈－0.984，f(1.375)≈－0.260，f(1.4375)≈0.162，f(1.4065)≈－0.052)
解　函数f(x)＝x3＋x2－2x－2在区间(1,1.5)上有f(1)＝－2<0，f(1.5)>0，
故f(x)在(1,1.5)内有零点．
又f(x)＝0，即x3＋x2－2x－2＝0，
所以(x＋1)(x－)(x＋)＝0，
所以f(x)在(1,1.5)内的零点为，
故精确到ε＝0.1的零点为1.4.
而根据二分法，将(1,1.5)分为(1,1.25)，(1.25,1.5)，因f(1.25)≈－0.984<0，故f(x)的零点在(1.25,1.5)内，此时区间长度为0.25>ε，继续下去，f(x)的零点在(1.375,1.4375)内，此时区间长度为0.0625<ε，此时零点的近似解可取1.375或1.4375，显然不等于1.4，故求出的零点不为“和谐零点”．

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