简答题

举例说明在高中数学课程中,如何利用整体性质讨论方程的近似解。

正确答案

首先举一个利用二分法判断方程根的存在性的实例。
例如判断方程x2-x-6=0的根的存在性。我们可以考查函数f(x)=x2-x-6,图象为抛物线。易得f(0)=-6<0,f(4)=6>0,f(-4)=14>0。
由于函数f(x)的图象是连续曲线,因此点B(0,-6)与点C(4,6)之间的那部分曲线必然穿过x轴,即在区间(0,4)内必有一点x1,使f(x1)=0;同样,在区间(-4,0)内也必有一点x2,使f(x2)=0。所以方程x2-x-6=0有两个实根。
二分法本质上就是用函数的整体性质“函数在闭区间连续,且端点函数值异号”,去寻求函数图象与x轴的交点。除了二分法外,在数学分析中,还有一些用整体性质讨论方程近似解的方法,这些方法都是从整体看待局部。例如切线法,如果一个函数y=f(x)在闲区间有一阶导数,则可用切线法求方程f(x)=0的解。再例如,割线法,如果一个函数y=f(x)在闭区间有二阶导数,则可用割线法求方程y=f(x)的解。在“计算方法”中可以证明:切线法比二分法快,割线法比切线法快。这是因为,割线法比切线法要求函数具有更好的性质,切线法比二分法要求函数具有更好的性质。

答案解析

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