师:同学们好,今天我们一起来学习初中数学北师大版八年级上册第二章第四节——估算。首先,我们来看一下这节课的学习目标:一、了解估算的基本方法;二、能够运用估算解决生活中的实际问题,以及比较两个数或两个式子的大小。
在前面,我们已经了解了估算一个用根号表示的无理数,一般采用夹逼的方法。例如,要估算$\sqrt{20}$的大小,首先要找出$20$邻近的完全平方数。在日常生活中,我们往往会遇到估算一个比较大的数的平方根或立方根,该怎么办呢?请看情境:
某地开辟了一块长方形荒地,新建一个以环保为主题的公园。已知这块荒地的长是宽的两倍,它的面积为$40$万平方米。
第一小问:公园的宽大约是多少?它有$1$千米吗?
假如公园的宽有$1$千米,那么它的长是宽的两倍,长则为$2$千米。此时它的面积$S = 2000×1000 = 2000000$平方米,$2000000$平方米大于$40$万平方米,所以它的宽没有$1$千米。
第二小问:如果要求结果精确到$10$米,它的宽大约是多少?请同学们思考。设它的宽为$x$,那么它的长可以表示为$2x$。
根据题意,我们可以列出方程:$2x×x = 400000$,即$x = \sqrt{200000}$。进一步求出它的近似值,$x$约等于$450$。
第三小问:该公园中心有一个圆形花园,它的面积是$800$平方米,你能估计它的半径吗?要求误差小于$1$米。我们设圆形花园的半径为$r$。根据题意可列方程:$\pi r2 = 800$,$r2\approx254.8$,$r = \sqrt{254.8} \approx 16$。那么这些值都是怎么近似得到的呢?
请同学们继续来看这么一个问题:下列的计算结果正确吗?你是怎样判断的?与同伴进行交流。
第一个是$\sqrt{0.43} \approx 0.066$;第二个式子$\sqrt[3]{900} \approx 96$;第三个式子$\sqrt{2536} \approx 60.4$,那么这三个结果正确吗?请同学们思考。
好,我们一起来看。对于第一个式子,我们把式子左边的数$\sqrt{0.43}$进行平方,得到结果等于$0.43$。同样把式子右边$0.066$进行平方,结果等于$0.004356$,得到的结果就是$\sqrt{0.43} > 0.066$。同学们,你能看懂这样操作的原理吗?
这是对式子两边同时进行平方,比较平方后的数值大小。左边得到的结果是$0.43$,右边平方得到的结果是$0.004356$,很显然,左边数平方的结果大于右边数平方后的结果。因此,左边式子原来的数大于右边式子原来的数。按照这种方法,我们可以比较第二个式子,那么第二个式子应该怎样进行操作呢?
我们对式子左边的数$\sqrt[3]{900}$要进行立方,同样对式子右边$96$也进行立方,得到的结果分别为$900$和$884736$。很显然,$\sqrt[3]{900} < 96$。按照类似的方法,我们来比较第三个式子是否近似相等。
对第三个式子左边的数进行平方,得到的结果为$2536$。对右边的数$60.4$也进行平方,得到的结果为$3648.16$。很显然,$\sqrt{2536} < 60.4$,因此这三个式子的结果都不正确。
你能估算$\sqrt[3]{900}$的大小吗?结果精确到$1$。因为$\sqrt[3]{900}$的立方等于$900$,又因为$93 < 900 < 103$,所以$\sqrt[3]{900} > 9$,小于$10$。所以$\sqrt[3]{900}$的估算值为$9$或$10$,因为结果要求精确到$1$。那么$\sqrt[3]{900}$究竟是取$9$还是取$10$呢?此时我们取$9$和$10$之间的数$9.5$进行立方,得到的结果为$857.375$,小于$900$。所以$\sqrt[3]{900} > 9.5$,小于$10$。根据四舍五入,所以$\sqrt[3]{900}$的最终估算值为$10$。
这么一种操作方法就叫做夹逼法,从两个方向中间夹击,不断地逼近该数的真实值。我们一起来总结一下夹逼法估算的一般步骤:一、估计整数部分是几位数,确定最高位上的数字;二、确定下一位上的数字;三、以此类推,直到确定个位上的数字,或者按照要求精确到小数点后的某一位。
请看例一:估算$\sqrt{3}$的近似值,精确到$0.01$,也就是精确到百分位。同学们,我们一起来看。
因为$12 = 1$,$22 = 4$,$(\sqrt{3})2 = 3$,所以$\sqrt{3} > 1$,小于$2$。因为$1.72 = 2.89$,$1.82 = 3.24$,所以$\sqrt{3} > 1.7$,小于$1.8$。
在这里要提到,在第一章里面,我们曾经要求大家记忆和背诵$11$到$19$这些数的平方值。例如$172 = 289$,$182 = 324$。这些$10$到$20$之间的两位数,它们的平方结果要张口就来,不需要犹豫。在这里我们就能很快地估算出我们要估算的结果。
好,我们继续来看,因为$1.732 = 2.9929$,$1.742 = 3.0276$。这时候我们通常要用计算器帮助进行计算。所以此时我们确定$\sqrt{3} > 1.73$,小于$1.74$。此时已经计算到了百分位。我们精确到百分位需要继续往下算到千分位。因为$1.7322 = 2.999824$,$1.7332 = 3.003289$,所以$\sqrt{3} > 1.732$,小于$1.733$。根据四舍五入,千分位的结果小于$5$,所以舍掉千分位,最终$\sqrt{3} \approx 1.73$。
再来看例二:生活经验表明,靠墙摆放梯子时,若梯子底端离墙的距离约为梯子长度的$\frac{1}{3}$,则梯子比较稳定。现有一长为$6$米的梯子,当梯子稳定摆放时,它的顶端能达到$5.6$米高的墙头吗?
同学们,我们根据实际情境抽象出数学模型,如图所示,我们设稳定摆放时,梯子的高度为$x$米。根据题意,由勾股定理列出方程:$x2 + (\frac{1}{3}×6)2 = 62$,$x2 = 32$,$x = \sqrt{32}$。$5.62 = 31.36 < 32$,也就是说$\sqrt{32} > 5.6$。因此梯子稳定摆放时,它的顶端能够达到$5.6$米高的墙头。
同学们,我们接着来看比较两个数的大小。第一小问,通过估算,你能比较$\frac{\sqrt{5} - 1}{2}$与$\frac{1}{2}$的大小吗?你是怎样想的?与同伴进行交流。
小明是这样想的:$\frac{\sqrt{5} - 1}{2}$与$\frac{1}{2}$的分母相同,只要比较它们的分子就可以了。因为$\sqrt{5} > 2$,所以$\sqrt{5} - 1 > 1$,因此$\frac{\sqrt{5} - 1}{2} > \frac{1}{2}$。小明的这种想法正确吗?很显然,他的操作是正确的,这种方法也称之为估值法。
比较两个数的大小,常用的方法有以下几点:
一、用估算的方法比较两个数的大小,若其中有一个无理数时,一般先采用分析的方法估算出无理数的大致取值范围,再做具体的比较。例如比较$\frac{\sqrt{5} - 1}{2}$与$\frac{1}{2}$的大小,其中$\sqrt{5}$是一个无理数,我们可以估算出$\sqrt{5}$的取值在$2$和$3$之间,然后再进行进一步的判断。
比较两个数大小时的常用结论:
第一点,$a > b \geq 0$,可以推导出$\sqrt{a} > \sqrt{b}$。反过来,由$\sqrt{a} > \sqrt{b}$,也可以推导出$a > b \geq 0$。
第二点,$a > b$可以推导出$\sqrt[3]{a} > \sqrt[3]{b}$,或者$a3 > b3$。
第三点,当$b < a < 0$时,则$b2 > a2$。
三、对于含根号的数比较大小,一般可采取下列方法:
一、先估算含根号的数的近似值,再和另一个数进行比较。
二、当符号相同时,把不含根号的数平方和被开方数进行比较。本方法的实质是比较被开方数,被开方数越大,其算数平方根越大。若同分母或同分子的,可比较它们的分子或分母的大小。
比较两数大小的方法,还有做差法、做商法,这些方法将会在后续的学习当中进行进一步的研究。
练习:
第一题,下列整数中与$\sqrt{35}$最接近的是?很显然,这道题应该选择C项,因为$(\sqrt{35})2 = 35$,$62 = 36$,因此$\sqrt{35}$与整数$6$最接近。
第二题,通过估算比较$\sqrt{6}$与$2.5$的大小。$\sqrt{6}$是一个含有根号的无理数,$2.5$是一个有理数,这两个数进行比较大小,我们也采用平方的方法。把$\sqrt{6}$进行平方得到的结果为$6$,$2.5$进行平方得到的结果为$6.25$。很显然,$\sqrt{6} < 2.5$。
在这里我们要求大家还要熟记$15$的平方、$25$的平方、$35$的平方、$45$的平方、$55$的平方、$65$的平方、$75$的平方、$85$的平方、$95$的平方的结果。当然,它们的结果有简便记忆方法。例如,$25$的平方等于$625$,只需要拿$20$乘以$30$,再加上$25$就可以了。$35$乘以$35$,只需要拿$30$乘以$40$再加上$25$,得到的正确结果为$1225$。那么$45$的平方就是拿$40$乘以$50$,最终结果为$2025$。
好,这些内容我们就不过多的进行重复了,我们一起来总结一下这节课所学习的内容。
这节课我们学习了估算一个无理数的大小,经历了三个教学活动:一、探求无理数估算结果的合理性,学会估算一个数的大致范围,也就是夹逼法;二、会用估算来解决实际问题;三、会用估算比较大小。
今天的作业:课本习题$2.6$必做题$1$、$2$、$3$题,选做题$3$、$5$两题。
今天的这节课就上到这里,感谢同学们的耐心聆听。
