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2015-11-09
∴两曲线只有两个交点,
即函数 有两个零点.
例3【解析】(1)设函数 f (x) =2x3 – 6x2 +3,
∵f (–1) = –5<0,f (0) = 3>0,f (1) = –1<0,
f (2) = –5<0,f (3) = 3>0,函数y = f (x)的图象是连续的曲线,∴方程2x3 – 6x2 +3 = 0有3个实数解.
首先以区间[–1,0]为计算的初始区间,用二分法逐步计算,列表如下:
端点或中点的横坐标
a0 = –1,b0 = 0
x0 = (–1+0) / 2 = – 0.5
x1 = (–1– 0.5) /2 = – 0.75
x2 = (– 0.75 – 0.5) / 2= – 0.625
x3 = (– 0.75 – 0.625) / 2= – 0.687 5
x4 = (– 0.687 5 – 0.625) / 2= – 0.656 25
x5 = (– 0.656 25 – 0.625) / 2= – 0.640 625
x6= (– 0.656 25 – 0.640 625) / 2
= – 0.648 437 5
x7= – 0.644 531 25
计算端点或中点的函数值 定区间
f (–1) = –5,f (0) =3 [–1,0]
f (x0) = f (– 0.5) = 1.25>0 [–1,–0.5]
f (x1) = f (– 0.75)<0 [– 0.75,–0.5]
f (x2) = f (– 0.625)>0 [– 0.75,–0.625]
f (x3) = f (– 0.687 5)<0 [– 0.687 5,–0.625]
f (x4) = f (– 0.656 25)<0 [– 0.656 25,–0.625]
f (x5) = f (– 0.640 625)>0 [– 0.656 25,–0.640 625]
f (x6) = f (– 0.648 437 25)<0 [– 0.648 437 5,–0.640 625]
f (x7)<0 [– 0.644 531 25,–0.640 625]
由上表计算可知,区间[– 0.64453125,– 0.640625]的左、右两端点精确到0.01所取的近似值都是 – 0.64,所以– 0.64可以作为方程2x3 – 6x2 +3 = 0在区间[–1,0]上的一个近似解.
同理可求得方程2x3 – 6x2 +3 = 0在区间[0,1]和[2,3]内且精确到0.01的近似解分别为0.83,2.81.所以方程2x3 – 6x2 +3 = 0全部解的和为– 0.64 + 0.83 + 2.81 = 3.
(2)利用同样方法可求得方程2x3 – 6x2 +5 = 0和方程2x3 – 6x2 +8 = 0全部解的和也为3.
由于3只与未知数的系数比相等,即 – (– 6÷2) = 3,所以猜想:
一般地,对于一元三次方程ax3+ bx3 + cx +d = 0有三个根xl,x2,x3,则和为x1 +x2 +x3 = . 动手尝试练习提升综合应用知识的能力.
备选例题
例1 求函数y = x3 – 2x2 – x + 2的零点,并画出它的图象.
【解析】因为x3 – 2x – x + 2 = x2 (x – 2) – (x – 2) = (x – 2) (x2 – 1) = (x – 2) (x – 1) (x + 1),
所以已知函数的零点为–1,1,2.
3个零点把x轴分成4个区间:
,[–1,1],[1,2], .
在这4个区间内,取x的一些值(包括零点),列出这个函数的对应值表:
x … –1.5 –1 –0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 …
y … – 4.38 0 1.88 2 1.13 0 –0.63 0 2.63 …
在直角坐标系内描点连线,这个函数的图象如图所示.
例2 求函数f (x) = x3 + x2 – 2x – 2的一个为正实数的零点(误差不超过0.1).
【解析】由于f (1) = –2<0,f (2) = 6>0,可以取区间[1,2]作为计算的初始区间.
用二分法逐次计算,列表如下:
端点(中点)坐标 计算中点的函数值 取区间 |an – bn|
[1,2] 1
x0 = (1 + 2)/2 = 1.5 f(x0)=0.625>0 [1,1.5] 0.5
x1 = (1 + 1.5)/2 = 1.25 f(x1)= –0.984<0 [1.25,1.5] 0.25
x2=(1.25+1.5)/2 =1.375 f(x2)= –0.260<0 [1.375,1.5] 0.125
x3=(1.375+1.5)/2=1.438
由上表的计算可知,区间[1.375,1.5 ]的长度小于0.2,所以这个区间的中点x3 = 1.438可作为所求函数误差不超过0.1的一个正实数零点的近似值.
函数f (x) = x3 + x2 – 2x – 2的图象如图所示.
实际上还可用二分法继续算下去,进而得到这个零点精确度更高的近似值.
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