内容正文:
第四章 指数函数、对数函数与幂函数
数学·必修 第二册 (B)
§4.7 数学建模活动:生长规律的描述
第四章 指数函数、对数函数与幂函数
数学·必修 第二册 (B)
数学问题一直是数学发展的重要源泉,解决实际问题也一直是数学价值的重要体现.解决实际问题的重要手段就是数学建模.数学建模是一个重要的核心素养.
1.数学建模是对现实问题进行数学抽象,用数学语言表达问题,用数学知识与方法构建模型解决问题的素养.主要包括:在实际情境中从数学的视角发现问题、提出问题,分析问题、建立模型,求解结论,验证结果并改进模型,最终解决实际问题.
数学建模主要表现为:发现和提出问题,建立和求解模型,检验和完善模型,分析和解决问题.
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2.数学模型搭建了数学与外部世界的桥梁,是数学应用的重要形式,数学建模是应用数学解决实际问题的基本手段,也是推动数学发展的动力.
3.通过高中数学课程的学习,学生能有意识地用数学语言表达现实世界,感悟数学与现实之间的关联,学会用数学模型解决实际问题,积累数学实践的经验;认识数学建模在解决科学、社会、工程技术等问题中的作用;加深对数学内容的理解;学会交流与合作;提升应用能力,增强创新意识和科学精神.
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投资A种商品
金额(万元) 1 2 3 4 5 6
获纯利润(万元) 0.65 1.39 1.85 2 1.84 1.40
投资B种商品
金额(万元) 1 2 3 4 5 6
获纯利润(万元) 0.25 0.49 0.76 1 1.26 1.51
类型(一) 数学模型检验
[案例] 某个体经营者把开始六个月试销A,B两种商品的逐月投资与所获纯利润列成下表:
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该经营者准备下个月投入12万元经营这两种商品,但不知投入A,B两种商品各多少才最合算.请你帮助制定一个资金投入方案,使得该经营者能获得最大纯利润,并按你的方案求出该经营者下个月可获得的最大纯利润(结果保留两位有效数字).
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[自主解答] 以投资额为横坐标,纯利润为纵坐标,在直角坐标系中描点如图.
根据图像,可考虑用下列函数分别描述上述两组数据之间的对应关系.
y=-a(x-4)2+2(a>0)①
y=bx②
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把x=1,y=0.65代入①式,
得0.65=-a(1-4)2+2,
解得a=0.15.
故前六个月所获纯利润关于月投资A种商品的金额的函数解析式可近似地用y=-0.15(x-4)2+2表示;
把x=4,y=1代入②式,解得b=0.25,
故前六个月所获纯利润关于月投资B种商品的金额的函数解析式可近似地用y=0.25x表示.
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设下个月投入A,B两种商品的资金分别为xA万元,xB万元,总利润为W万元,得
eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(xA+xB=12,,W=yA+yB=-0.15(xA-4)2+2+0.25xB.))
即W=-eq \f(3,20)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(xA-\f(19,6)))
eq \s\up12(2)+eq \f(3,20)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(19,6)))
eq \s\up12(2)+eq \f(13,5).
所以当xA=eq \f(19,6)≈3.2时,
W取得最大值,约为4.1万元,
此时,xB=eq \f(53,6)≈8.8.
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[思维提升]
(1)根据原始数据、表格,绘出散点图.
(2)通过观察散点图,画出拟合直线或拟合曲线.
(3)求出拟合直线或拟合曲线的函数关系式.
(4)利用函数关系式,根据条件对所给问题进行预测和控制,为决策和管理提供依据.
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类型(二) 数学建模实践
[案例] 茶水的最佳口感问题
1.发现问题,提出问题
中国茶文化博大精深.茶水的口感与茶叶类型和水的温度有关.经验表明,某种绿茶用85 ℃的水泡制,再等到茶水温度降至60 ℃时饮用,可以产生最佳口感.那么在25 ℃室温下,刚泡好的茶水大约需要放置多长时间才能达到最佳饮用口感?
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例如,某研究人员每隔1 min