内容正文:
专题5 分段函数的实际应用问题
类型1 分段函数中的行程问题
【思维切入】
1.分段函数中的行程问题多为折线类图象,涉及一次函数的求解,及每段线都对应相应的一次函数.
2.注意各个拐点的坐标,求出相应一次函数解析式是求解关键.
【针对训练】
1.(2024·天津)已知张华的家、画社、文化广场依次在同一条直线上,画社离家0.6 km,文化广场离家1.5 km.张华从家出发,先匀速骑行了4 min到画社,在画社停留了15 min,之后匀速骑行了6 min到文化广场,在文化广场停留6 min后,再匀速步行了20 min返回家.如图,图中x表示时间,y表示离家的距离.图象反映了这个过程中张华离家的距离与时间之间的对应关系.
请根据相关信息,回答下列问题:
(Ⅰ)①填表:
②填空:张华从文化广场返回家的速度为 km/min;
③当0≤x≤25时,请直接写出张华离家的距离y关于时间x的函数解析式;
(Ⅱ)当张华离开家8 min时,他的爸爸也从家出发匀速步行了20 min直接到达了文化广场,那么从画社到文化广场的途中(0.6<y<1.5)两人相遇时离家的距离是多少?(直接写出结果即可)
张华离开家的时间/min 1 4 13 30
张华离家的距离/km 0.6
【解析】(Ⅰ)①由题中图象可填表:
张华离开家的时间/min 1 4 13 30
张华离家的距离/km 0.15 0.6 0.6 1.5
②由题中图象可知,张华从文化广场返回家的速度为=0.075(km/min).
答案:0.075
③张华从家到画社的速度为=0.15(km/min),
张华从画社到文化广场的速度为=0.15(km/min),
当0≤x≤4时,y=0.15x;
当4<x≤19时,y=0.6;
当19<x≤25时,y=0.15(x-19)+0.6=0.15x-2.25,
∴当0≤x≤25时,y与x的函数解析式为
y=;
(Ⅱ)爸爸的速度为=0.075(km/min),
设张华出发m分钟时和爸爸相遇,
根据题意得:0.15m-2.25=0.075(m-8),
解得m=22,
∴0.15×22-2.25=1.05(km),
答:从画社到文化广场的途中两人相遇时离家的距离为1.05 km.
2.(2024·浙江)小明和小丽在跑步机上慢跑锻炼.小明先跑,10分钟后小丽才开始跑,小丽跑步时中间休息了两次.跑步机上C档比B档快40米/分、B档比A档快40米/分.小明与小丽的跑步相关信息如表所示,跑步累计里程s(米)与小明跑步时间t(分)的函数关系如图所示.
时间 里程分段 速度档 跑步里程
小明 16:00~16:50 不分段 A档 4 000米
小
丽 16:10~16:50 第一段 B档 1 800米
第一次休息
第二段 B档 1 200米
第二次休息
第三段 C档 1 600米
(1)求A,B,C各档速度(单位:米/分);
(2)求小丽两次休息时间的总和(单位:分);
(3)小丽第二次休息后,在a分钟时两人跑步累计里程相等,求a的值.
【解析】(1)由题意可知,A档速度为4 000÷50=80(米/分),B档速度为80+40= 120(米/分),
C档速度为120+40=160(米/分).
(2)小丽第一段跑步时间为1 800÷120=15(分),
小丽第二段跑步时间为1 200÷120=10(分),
小丽第三段跑步时间为1 600÷160=10(分),
则小丽两次休息时间的总和为50-10-15-10-10=5(分).
(3)∵小丽第二次休息后,在a分钟时两人跑步累计里程相等,
∴此时小丽在跑第三段,所跑时间为a-10-15-10-5=(a-40)分,
∴80a=3 000+160(a-40),∴a=42.5.
类型2 分段函数中的销售类问题
【思维切入】
1.此类问题要弄清或确定销售数量和售价的变化关系.
2.根据利润=售价-进价,构建函数模型,再结合函数性质求解销售问题中的最优化问题.
【针对训练】
3.在某火车站托运物品时,不超过1 kg的物品需付款2元,以后每增加1 kg(不足
1 kg按1 kg计)需增加托运费0.5元.则托运x kg(x为大于1的整数)物品的费用
为______________元.
(0.5x+1.5)
4.为了振兴乡村经济,我市某镇鼓励广大农户种植山药,并精加工成甲、乙两种产品.某经销商购进甲、乙两种产品,甲种产品进价为8元/kg;乙种产品的进货总金额y(单位:元)与乙种产品进货量x(单位:kg)之间的关系如图所示.已知甲、乙两种产品的售价分别为12元/kg和18元/kg.
(1)求出0≤x≤2 000和x>2 000时,y与x之间的函数关系式;
(2)若该经销商购进甲、乙两种产品共6 000 kg,并能全部售出.其中乙种产品的进货量不低于1 600 kg,且不高于4 000 kg,设销售完甲、乙两种产品所获总利润为w元(利润=销售额-成本),请求出w(单位:元)与乙种产品进货量x(单位:kg)之间的函数关系式,并为该经销商设计出获得最大利润的进货方案;
(3)为回馈广大客户,该经销商决定对两种产品进行让利销售.在(2)中获得最大利润的进货方案下,甲、乙两种产品售价分别降低a元/kg和2a元/kg,全部售出后所获总利润不低于15 000元,求a的最大值.
【解析】(1)当0≤x≤2 000时,
设y=k'x,根据题意得,2 000k'=30 000,
解得k'=15,∴y=15x;
当x>2 000时,设y=kx+b,
根据题意可得,,
解得,∴y=13x+4 000.
∴y=.
(2)根据题意可知,购进甲种产品(6 000-x) kg,1 600≤x≤4 000,
∴当1 600≤x≤2 000时,
w=(12-8)×(6 000-x)+(18-15)·x
=-x+24 000,
∵-1<0,∴当x=1 600时,w取得最大值,最大值为-1×1 600+24 000=22 400(元);
当2 000<x≤4 000时,
w=(12-8)×(6 000-x)+18x-(13x+4 000)=x+20 000,
∵1>0,∴当x=4 000时,w取得最大值,最大值为4 000+20 000=24 000(元)>
22 400元,
综上,w=;
当购进甲产品2 000千克,乙产品4 000千克时,获得最大利润,为24 000元.
(3)当x=4 000时,w取得最大值,根据题意可知,降价后,
w=(12-8-a)×(6 000-4 000)+(18-2a)×4 000-(13×4 000+4 000)=-10 000a+24 000,
∴-10 000a+24 000≥15 000,
解得a≤0.9.∴a的最大值为0.9.
5.由于乡村振兴的措施科学得当,小颖家今年种植的草莓喜获丰收,采摘上市16天全部销售完.小颖对销售情况进行统计后发现,在该草莓上市第x天(x取整数)时,日销售量y(单位:千克)与x之间的函数关系式为y=,草莓价格m(单位:元/千克)与x之间的函数关系如图所示.
(1)求第14天小颖家草莓的日销售量;
(2)求当4≤x≤12时,草莓价格m与x之间的函数关系式;
(3)试比较第8天与第10天的销售金额哪天多?
【解析】(1)∵当10<x≤16时,y=-20x+320,∴当x=14时,y=-20×14+320=40,
∴第14天小颖家草莓的日销售量是40千克.
(2)当4≤x≤12时,设草莓价格m与x之间的函数关系式为m=kx+b,
∵点(4,24),(12,16)在m=kx+b的图象上,
∴,解得,
∴函数关系式为m=-x+28.
(3)当0≤x≤10时,y=12x,
∴当x=8时,y=12×8=96,
当x=10时,y=12×10=120;
当4≤x≤12时,m=-x+28,
∴当x=8时,m=-8+28=20,
当x=10时,m=-10+28=18,
∴第8天的销售金额为96×20=1 920(元),
第10天的销售金额为120×18=2 160(元),
∵2 160>1 920,∴第10天的销售金额多.
类型3 分段函数的其他应用
【思维切入】
对应自变量的不同的取值范围,存在不同的函数图象,由此形成的分段函数,求出相应函数解析式是解决问题的关键.
【针对训练】
6.(2024·广元)如图①,在△ABC中,∠ACB=90°,点P从点A出发沿A→C→B以1 cm/s
的速度匀速运动至点B,图②是点P运动时,△ABP的面积y(cm2)随时间x(s)变化的
函数图象,则该三角形的斜边AB的长为( )
A.5 B.7 C.3 D.2
A
A.(4,2)
B.(4,4)
C.(4,2)
D.(4,5)
7.(2023·临夏州)如图1,正方形ABCD的边长为4,E为CD边的中点.动点P从点A出
发沿AB→BC匀速运动,运动到点C时停止.设点P的运动路程为x,线段PE的长为
y,y与x的函数图象如图2所示,则点M的坐标为( )
C
8.(2024·南宁模拟)如图1,在某个盛有部分水的容器内放一个小水杯,现在匀速持
续地向容器内注水,小水杯内水的高度y(cm)和注水时间t(s)之间的关系如图2所
示,则从开始注水至把小水杯注满水需要的时间为________秒.
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9.(2024·柳州一模)综合与实践:
【问题情景】某生物小组探究“酒精对人体的影响”,资料显示,一般饮用低度白酒100毫升后,血液中酒精含量y(毫克/百毫升)与时间x(时)的关系可近似用如图所示的图象表示.国家规定,人体血液中的酒精含量大于或等于20(毫克/百毫升)时属于“酒后驾驶”,不能驾车上路.
【实践探究】(1)求部分曲线BC的函数解析式;
【问题解决】(2)参照上述数学模型,假设某人晚上20:00喝
完100毫升低度白酒,则此人第二天早上9:00能否驾车出行?
请说明理由.
【解析】(1)设直线OA的函数解析式为y=kx,则k=20,
∴k=60,
∴直线OA的函数解析式为y=60x,
∴当x=时,y=90.
可设部分曲线BC的函数解析式为y=,
由题中图象可知,当x=3时,y=90,
∴m=270,
∴部分曲线BC的函数解析式为y=;
(2)在y=中,令y<20,
可得<20,
解得x>13.5.
∵晚上20:00到第二天早上9:00的时间间隔为9+4=13(时),13<13.5,
∴此人晚上20:00喝完100毫升低度白酒,在第二天早上9:00不能驾车出行.
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