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数学 · 课程

比较图像解与精确解

计算器给出一个小数,题目要的却是别的形式,很难判断哪一种才有分。

本页内容
  1. 怎样判断题目要哪一种?
  2. 例题
  3. 小数不是全部
  4. 要避免的错误
  5. 自我检测
  6. 接下来学什么?

图像解是从图像或计算器求解功能读出的数值,所以它是近似值。精确解来自代数推导,可能包含分数或像 √5 这样的根式(surd)。考试会根据指令词要求其中一种,所以你要清楚自己写的是哪一种。

怎样判断题目要哪一种?

在碰计算器之前,先看题目的措辞。

  • “Solve”“show that”“find the exact value”: 需要代数推导。图像可以给你提示,但它不是答案。
  • “Use your graph to solve”或“estimate”: 预期从图像读数,通常会说明精度。
  • “Give your answer correct to 3 significant figures”: 先精确计算或用求解功能,最后只取一次近似。

两种情况同时出现时,用图像看清应该有几个解,并用它来核对代数结果。

例题

先用图像,再用精确方法解 x² = x + 6。

图像: 画 y = x² 和 y = x + 6。交点功能给出 x = −2 和 x = 3,交点为 (−2, 4) 和 (3, 9)。

精确: x² − x − 6 = 0,所以 (x − 3)(x + 2) = 0,得 x = 3 或 x = −2。

代入验证: 3² = 9,3 + 6 = 9。(−2)² = 4,−2 + 6 = 4。两边吻合。

这里图像给出的是整数,所以图像和代数完全一致。但情况并不总是这样。

小数不是全部

解 x² − 2x − 4 = 0。

图像: 计算器显示根约为 x = 3.236067977 和 x = −1.236067977。

精确: 用公式得 x = (2 ± √(4 + 16))/2 = (2 ± √20)/2 = 1 ± √5。

验证: √5 ≈ 2.236068,所以 1 + √5 ≈ 3.236068,1 − √5 ≈ −1.236068,与屏幕一致。精确到 2 位小数是 3.24 和 −1.24。

根式形式 1 ± √5 才是精确答案,小数只是它的近似值。

要避免的错误

错误的解答: “x² − 2x − 4 = 0。从我的图像看,x = 3.2 和 x = −1.2。”

这里有两个问题。题目没有要求,数值却取到 1 位小数。更重要的是,如果题目说的是 solve,从图像读数只是线索,不是方法。

纠正的方法是写出方程,用公式或配方法,再写出精确形式和近似形式。图像变成验证,而不是证明。

自我检测

1. 精确地解 x² = 2x + 8。然后说明 y = x² 与 y = 2x + 8 的交点表示什么。

显示答案

x² − 2x − 8 = 0 得 (x − 4)(x + 2) = 0,所以 x = 4 或 x = −2。验证:16 = 8 + 8,4 = −4 + 8。两条图像交于 (4, 16) 和 (−2, 4)。

2. 解 x² + 3x − 1 = 0,答案取 2 位小数。

显示答案

x = (−3 ± √(9 + 4))/2 = (−3 ± √13)/2。√13 ≈ 3.605551。所以 x ≈ 0.302776 或 x ≈ −3.302776。取 2 位小数:x = 0.30 或 x = −3.30。

3. 计算器把 x² − 2 = 0 的根显示为 1.414213562。精确值是什么?怎样取 3 位有效数字?

显示答案

x² = 2,所以正根精确地是 √2,另一个根是 −√2。取 3 位有效数字,√2 ≈ 1.41。

接下来学什么?

下一课是应该保留几位小数或有效数字。如果想同时看到根、转折点和不同形式,二次函数结构探索器会有帮助,而图像模型探索器则展示拟合图像与数据的比较。完整路线见单元总览。

有些学生既会用代数解,也会用图像解,却分不清题目要哪一种。一对一线上数学补习的老师可以用你自己以前的错题来训练这一点。

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下一步

如果你不确定题目要的是读数、近似值还是精确答案,一对一的老师可以训练你辨认指令词,并作出正确的回答。

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