内容正文:
2.5 指数函数模型
第 讲 数学建模
二
指数函数模型
指数函数
模型
5
情景引入
典型例题
巩固练习
布置作业
归纳小结
4
3
1
2
病毒控制预测模型
(1)问题情境:某地部分医院陆续发现了多例肺炎病例,参考某地区某时间段的肺炎病例数据,尝试构建趋势拟合模型.
情景引入
(2)收集数据:以某地区现存确诊数据为例,不考虑新增病例和死亡病例,分析该地区疫情得到控制后,现存确诊数据的发展规律.收集的数据见表.
日期 2.29 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5
现存确诊人数(人) 103 84 64 50 33 26
例1
请用所学的数学知识预测3月6日现存确诊人数.
典型例题
典型例题
(3)分析数据:从表可以看出,现存确诊人数随时间呈递减趋势,为进一步看出数据的变化规律,我们把2月29日记为第1天,依此类推,利用Excel画出散点图,如图所示.
从图可以看出,这6天现存确诊人数明显递减,且相邻两天的负增长率不相同,因此,可选择指数函数来近似地刻画现存确诊人数随时间变化的规律.
典型例题
典型例题
(4)建立模型:将现存确诊人数记为y,时间记为t (t=1, 2, 3,……),根据前面的分析,设t与y的指数函数模型为
y=aebt
其中,a与b称为待定系数.
典型例题
利用公式计算a和b比较麻烦,因此,我们可以利用信息化技术求解即利用Excel在散点图上添加趋势线,在趋势线选项中选择指数,并勾选显示公式和显示R平方值,如图所示.
y = 144.77e-0.284t
R2 = 0.9902
1 2 3 4 5 6 103 84 64 50 33 26 时间
现存确诊人数(人)
由图可知,现存确诊人数随时间变化的指数函数模型为
y=144.77e-0.284t (1)
R2 (0≤R2≤1)称为拟合优度,R2越接近1,拟合程度越高. 指数函数模型的R2=0.9902,说明数据与模型的拟合程度非常好,即这个指数函数模型与实际数据吻合度很高,能很好地反映该地区现存确诊人数的变化规律.
典型例题
(5)求解模型:预测3月6日该地区现存确诊人数,就是把t=7代入模型,利用计算器可求得
典型例题
y=144.77e-0.284×7≈20.
同样地,把t=8和t=9分别代入模型(1), 可计算出该地区3月7日和3月8日的现存确诊人数,其预测结果与实际结果见表:
从表可以看出,某地区现存确诊人数预测模型在短期内的预测结果比较接近实际值.模型是在固定的条件下建立的,但随着时间的推移,随着当地防控和治疗力度的加大,这个模型的预测结果会有较大误差.
典型例题
巩固练习
某地区未成年男生的身高和平均体重如下表所示.
请根据表格数据建立恰当的指数函数模型,使它能近似地反映该地区未成年男生的身高和平均体重的函数关系,并预测某未成年男生身高为175时,体重是多少kg?
身高(cm) 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170
体重(kg) 7.5 9.8 12.2 15.1 17.6 20.9 26.4 31.1 38.3 46.7 55.1
归纳小结
1.本节课你学习了哪些内容?
2.本节课学习的用途?
布置作业
阅读
教材章节2.6
书写
教材P35思考与练习
思考
其他指数函数案例
作
业
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