内容正文:
第二章
函数与基本初等函数
赢在微点 高考复习顶层设计 数学
第八节
第二章 函数与基本初等函数
函数模型的应用
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课
程
标
准
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必备知识/梳理
赢在微点 数学 大一轮
第一部分
——回扣知识
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教|材|回|顾
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微|点|延|伸
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小|题|快|练
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关键能力/落实
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第二部分
——考向探究
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类型一
用函数图象的变化刻画变化过程
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类型二
已知函数模型的实际问题
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类型三
构建函数模型的实际问题
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把握高考微点,实现素能提升
完成——微练(二十)
本部分内容讲解结束
1.了解一元一次函数、指数函数、对数函数以及幂函数的增长特征及差异,理解“直线上升”“指数爆炸”“对数增长”等术语的现实含义;2.了解函数模型(如指数函数、对数函数、幂函数、分段函数等普遍使用的函数模型)在社会生活中的广泛应用.
快
慢
y
x
1.三种函数模型性质比较
y=ax(a>1)
y=logax(a>1)
y=xn(n>0)
在(0,+∞)
上的单调性
单调______
单调______
单调______
增长速度
越来越____
越来越____
相对平稳
图象的变化
随x值增大,图象与____轴接近平行
随x值增大,图象与____轴接近平行
随n值变化而不同
递增
递增
递增
[微点清] “直线上升”是匀速增长,其增长量固定不变;“指数增长”先慢后快,其增长量成倍增加,常用“指数爆炸”来形容;“对数增长”先快后慢,其增长速度缓慢.
2.几种常见的函数模型
函数模型
函数解析式
一次函数模型
f(x)=ax+b(a,b为常数,a≠0)
二次函数模型
f(x)=ax2+bx+c(a,b,c为常数,a≠0)
与指数函数
相关模型
f(x)=bax+c(a,b,c为常数,a>0,且a≠1,b≠0)
与对数函数
相关模型
f(x)=blogax+c(a,b,c为常数,a>0,且a≠1,b≠0)
与幂函数
相关模型
f(x)=axn+b(a,b,n为常数,a≠0)
1.充分理解题意,并熟练掌握几种常见函数的图象和性质是解题的关键.
2.易忽视实际问题中自变量的取值范围,需合理确定函数的定义域,必须验证数学结果对实际问题的合理性.
1.用长度为24 m的材料围成一中间带有两道隔墙的矩形场地,要使矩形的面积最大(忽略隔墙所占面积),则隔墙的长度为( )
A.2 m B.3 m C.4 m D.5 m
设隔墙的长度为x m(0<x<6),矩形面积为y m2,则y=x×=2x(6-x)=-2(x-3)2+18,所以当x=3时,y最大.故选B.
2.生产一定数量的商品的全部费用称为生产成本,某企业一个月生产某种商品x万件时的生产成本为C(x)=x2+2x+20(万元).1万件售价是20万元,为获取最大利润,该企业一个月应生产该商品的数量为( )
A.36万件 B.18万件
C.22万件 D.9万件
利润L(x)=20x-C(x)=-(x-18)2+142,当x=18时,L(x)有最大值.故选B.
3.已知f(x)=x2,g(x)=2x,h(x)=log2x,当x∈(4,+∞)时,对三个函数的增长速度进行比较,下列选项中正确的是( )
A.f(x)>g(x)>h(x) B.g(x)>f(x)>h(x)
C.g(x)>h(x)>f(x) D.f(x)>h(x)>g(x)
由图象知,当x∈(4,+∞)时,增长速度由大到小依次为
g(x)>f(x)>h(x).故选B.
4.一个容器装有细砂a cm3,细砂从容器底下一个细微的小孔慢慢地匀速漏出,t min后剩余的细砂量为y=ae-btcm3,经过8 min后发现容器内还有一半的细砂,则再经过________min,容器中的细砂只有开始时的八分之一.
当t=0时,y=a,当t=8时,y=ae-8b=a,所以e-8b=,若容器中的细砂只有开始时的八分之一,则y=ae-bt=a,e-bt==(e-8b)3=e-24b,即t=24,所以再经过16 min容器中的细砂只有开始时的八分之一.
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【例1】 (多选题)为满足人民对美好生活的向往,环保部门要求相关企业加强污水治理,排放未达标的企业要限期整改.设企业的污水排放量W与时间t的关系为W=f(t),用-的大小评价在[a,b]这段时间内企业污水治理能力的强弱.已知整改期内,甲、乙两企业的污水排放量与时间的关系如图所示.
给出下列四个结论,其中正确的结论是( )
A.在[t1,t2]这段时间内,甲企业的污水治理能力比乙企业强
B.在t2时刻,甲企业的污水治理能力比乙企业强
C.在t3时刻,甲、乙两企业的污水排放都已达标
D.甲企业在[0,t1],[t1,t2],[t2,t3]这三段时间中,在[0,t1]的污水治理能力最强
由题图可知甲企业的污水排放量在t1时刻高于乙企业,而在t2时刻甲、乙两企业的污水排放量相同,故在[t1,t2]这段时间内,甲企业的污水治理能力比乙企业强,故A正确;由题图知在t2时刻,甲企业对应的关系图象斜率的绝对值大于乙企业的,故B正确;在
t3时刻,甲、乙两企业的污水排放量都低于污
水达标排放量,故都已达标,
C正确;甲企业在[0,t1],[t1,t2],[t2,t3]
这三段时间中,在[0,t1]的污水治理能力明显低于[t1,t2]时的,故D错误.
以图表为工具记录数据,是生活中形象化处理数据的常用手段,这类问题一般不难,看清楚图中横、纵轴的意义,明白图象走势代表的变化关系,即可轻松得解.
【训练1】 (多选题)汽车的“燃油效率”是指汽车每消耗油行驶的里程,如图描述了甲、乙、丙三辆汽车在不同速度下的燃油效率情况.下列叙述中正确的是( )
A.消耗1 L汽油,乙车最多可行驶5 km
B.以相同速度行驶相同路程,三辆车中,
甲车消耗汽油最多
C.甲车以80 km/h的速度行驶1 h,消耗
8 L汽油
D.某城市机动车最高限速80 km/h,相同条件下,在该市用丙车比用乙车更省油
对于A选项:由题图可知,当乙车速度大于
40 km/h时,乙车每消耗1 L汽油,行驶里程都
超过5 km,故A错误.对于B选项:由题意可
知,以相同速度行驶相同路程,燃油效率越高,
耗油越少,故三辆车中甲车耗油最少,B错误.
对于C选项:甲车以80 km/h的速度行驶时,燃油效率为10 km/L,则行驶1 h,消耗了汽油80×1÷10=8(L),故C对.对于D选项:速度在80 km/h以下时,丙车比乙车燃油效率更高,所以更省油,故D对.故选CD.
【例2】 (多选题)(2023·新课标Ⅰ卷)噪声污染问题越来越受到重视.用声压级来度量声音的强弱,定义声压级Lp=20×lg,其中常数p0(p0>0)是听觉下限阈值,p是实际声压.下表为不同声源的声压级:
声源
与声源的距离/m
声压级/dB
燃油汽车
10
60~90
混合动力汽车
10
50~60
电动汽车
10
40
已知在距离燃油汽车、混合动力汽车、电动汽车10 m处测得实际声压分别为p1,p2,p3,则( )
A.p1≥p2 B.p2>10p3
C.p3=100p0 D.p1≤100p2
因为Lp=20×lg随着p增大而增大,且Lp1∈[60,90],Lp2∈[50,60],所以Lp1≥Lp2,所以p1≥p2,故A正确;由Lp=20×lg,得p=p010,因为Lp3=40,所以p3=p010=100p0,故C正确;假设p2>10p3,
则p010>10p010,所以10->10,所以Lp2-Lp3>20,不可能成立,故B不正确;因为==10-+2≥1,所以p1≤100p2,故D正确.故选ACD.
求解已给函数模型的实际问题的关注点
1.认清所给函数模型,弄清哪些量为待定系数.
2.根据已知利用待定系数法,确定模型中的待定系数.
3.利用该模型求解实际问题.
【训练2】 (2025·江苏南京一模)德国天文学家约翰尼斯·开普勒根据丹麦天文学家第谷·布拉赫等人的观测资料和星表,通过本人的观测和分析后,于1618年在《宇宙和谐论》中提出了行星运动第三定律——绕以太阳为焦点的椭圆轨道运行的所有行星,其椭圆轨道的长半轴长a与公转周期T有如下关系:T=·a,其中M为太阳质量,G为引力常量.已知火星的公转周期约为水星的8倍,则火星的椭圆轨道的长半轴长约为水星的( )
A.2倍 B.4倍 C.6倍 D.8倍
设火星的公转周期为T1,椭圆轨道的长半轴长为a1,水星的公转周期为T2,椭圆轨道的长半轴长为a2,则T1=8T2,且得==8,所以=4,即a1=4a2.故选B.
【例3】 一种药在病人血液中的量保持1 500 mg以上才有疗效,而低于500 mg病人就有危险.现给某病人静脉注射了这种药2 500 mg,如果药在血液中以每小时20%的比例衰减,为了保持疗效,那么从现在起到再次向病人注射这种药的最长时间为(附:lg 2≈0.301 0,lg 3≈0.477 1,精确到0.1 h)( )
A.4.2 h B.2.3 h
C.8.8 h D.7.2 h
设应在病人注射这种药经过x h后再次向病人注射这种药,则血液中的含药量y(单位:mg)与注射后的时间x的关系式为y=2 500(1-20%)x,由题意可得2 500(1-20%)x>1 500,整理可得x>,所以logx<log,即x<log.由log=log===≈≈2.3,所以x<2.3,故从现在起到再次向病人注射这种药的最长时间为2.3 h,才能保持疗效.故选B.
解函数模型的实际应用题,首先应考虑该题考查的是何种函数,然后根据题意列出函数关系式(注意定义域),并进行相关求解,最后结合实际意义作答.以上过程可简洁表述为:
―→―→―→
【训练3】 (2024·广东一模)假设甲和乙刚开始的“日能力值”相同,之后甲通过学习,“日能力值”都在前一天的基础上进步2%,而乙疏于学习,“日能力值”都在前一天的基础上退步1%.那么,大约需要经过________天,甲的“日能力值”是乙的20倍.(参考数据:lg 102≈2.008 6,lg 99≈1.995 6,lg 2≈0.301 0)( )
A.23 B.100 C.150 D.232
设甲和乙刚开始的“日能力值”为1,且n天后,甲的“日能力值”是乙的20倍,则n天后甲、乙的“日能力值”分别为(1+2%)n,(1-1%)n,依题意,得=20,即n=20,两边取常用对数得nlg=lg 20,因此n=≈≈100,所以大约需要经过100天,甲的“日能力值”是乙的20倍.故选B.
$$