内容正文:
第三章 函数及其应用
第八节 函数的应用
第二课时 函数模型及其应用
第三章 函数及其应用
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01
基础知识必备
02
考点知识突破
03
高考预测练
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增函数
增函数
增函数
越来越快
越来越快
y轴
x轴
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“课下练习”见“高考预测练(十三)”
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1.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)
指数函数模型
f(x)=bax+c(a,b,c为常数,a>0且a≠1,b≠0)
对数函数模型
f(x)=blogax+c(a,b,c为常数,a>0且a≠1,b≠0)
幂函数模型
f(x)=axn+b(a,b,n为常数,a≠0,n≠0)
2.三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
__________
__________
__________
增长速度
_________
_________
相对平稳
图象的变化
随x值增大,图象与_______接近平行
随x值增大,图象与_______接近平行
随n值变化而不同
“对勾”函数f(x)=x+eq \f(a,x)(a>0)的性质
(1)该函数在(-∞,-eq \r(a)]和[eq \r(a),+∞)上单调递增,在[-eq \r(a),0)和(0,eq \r(a) ]上单调递减.
(2)当x>0时,x=eq \r(a)时取最小值2eq \r(a);
当x<0时,x=-eq \r(a)时取最大值-2eq \r(a).
利用函数图象刻画实际问题
(2024·广东广州市综合检测(一))如图,一高为H且装满水的鱼缸,其底部装有一排水小孔,当小孔打开时,水从孔中匀速流出,水流完所用时间为T. 若鱼缸水深为h时,水流出所用时间为t,则函数h=f(t)的图象大致是( )
【解析】 水位由高变低,排除C、D.半缸前水位下降速度先快后慢,半缸后水位下降速度先慢后快,故选B.
【答案】 B
判断函数图象与实际问题变化过程相吻合的方法
(1)构建函数模型法:当根据题意易构建函数模型时,先建立函数模型,再结合模型选图象.
(2)验证法:根据实际问题中两变量的变化快慢等特点,结合图象的变化趋势,验证是否吻合,从中排除不符合实际的情况,选择符合实际情况的答案.
[针对训练]
1.汽车的“燃油效率”是指汽车每消耗1升汽油行驶的里程,下图描述了甲、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升汽油,乙车最多可行驶5千米
B.以相同速度行驶相同的路程,三辆汽车中,甲车消耗汽油量最多
C.甲车以80千米/时的速度行驶1小时,消耗10升汽油
D.某城市机动车最高限速80千米/时,相同条件下,在该城市用丙车比用乙车更省油
解析:根据图象知消耗1升汽油,乙车最多行驶里程大于5千米,故选项A错;以相同速度行驶时,甲车燃油效率最高,因此以相同速度行驶相同路程时,甲车消耗汽油最少,故选项B错;甲车以80千米/时的速度行驶时燃油效率为10千米/升,行驶1小时,里程为80千米,消耗8升汽油,故选项C错;最高限速80千米/时,丙车的燃油效率比乙车高,因此相同条件下,在该市用丙车比用乙车更省油,故选项D对.
已知函数模型求解实际问题
大学毕业生小赵想开一家服装专卖店,经过预算,该门面需要装修费为20 000元,每天需要房租、水电等费用100元,受经营信誉度、销售季节等因素的影响,专卖店销售总收益R(元)与门面经营天数x的关系是R(x)=eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(400x-\f(1,2)x2,0≤x≤400,,80 000,x>400,))则当总利润最大时,该门面经营的天数是________.
【解析】 由题意,总利润y=
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(400x-\f(1,2)x2-100x-20 000,0≤x≤400,,60 000-100x,x>400,))
当0≤x≤400时,y=-eq \f(1,2)(x-300)2+25 000,所以当x=300时,ymax=25 000;
当x>400时,y=60 000-100x<20 000.
综上,当门面经营的天数为300时,总利润最大为25 000元.
【答案】 300
求解已知函数模型解决实际问题的关键
(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)利用该函数模型,借助函数的性质、导数等求解实际问题,并进行检验.
2.某地西红柿上市后,通过市场调查,得到西红柿的种植成本Q(单位:元/100 kg)与上市时间t(单位:天)的数据如下表:
时间t
60
100
180
种植成本Q
116
84
116
根据上表数据,从下列函数中选取一个函数描述西红柿的种植成本Q与上市时间t的变化关系:Q=at+b,Q=at2+bt+c,Q=a·bt,Q=a·logbt.
利用你选取的函数,求:
(1)西红柿种植成本最低时的上市天数是__________;
(2)最低种植成本是________元/100 kg.
解析:因为随着时间的增加,种植成本先减少后增加,而且当t=60和t=180时种植成本相等,再结合题中给出的四种函数关系可知,种植成本与上市时间的变化关系应该用二次函数Q=at2+bt+c,即Q=a(t-120)2+m描述,将表中数据代入可得
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a60-1202+m=116,,a100-1202+m=84,))解得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a=0.01,,m=80,))
所以Q=0.01(t-120)2+80,故当上市天数为120时,种植成本取到最低值80元/100 kg.
建立函数模型解决实际问题
角度一 构建二次函数、分段函数、“对勾”函数模型
小王大学毕业后,决定利用所学专业进行自主创业.经过市场调查,生产某小型电子产品需投入年固定成本3万元,每生产x万件,需另投入流动成本W(x)万元,在年产量不足8万件时,W(x)=eq \f(1,3)x2+x(万元).在年产量不小于8万件时,W(x)=6x+eq \f(100,x)-38(万元).每件产品售价为5元.通过市场分析,小王生产的商品能当年全部售完.
(1)写出年利润L(x)(万元)关于年产量x(万件)的函数解析式;(注:年利润=年销售收入-固定成本-流动成本)
(2)年产量为多少万件时,小王在这一商品的生产中所获利润最大?最大利润是多少?
【解】 (1)因为每件商品售价为5元,则x万件商品销售收入为5x万元,依题意得,当0<x<8时,
L(x)=5x-eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3)x2+x))-3=-eq \f(1,3)x2+4x-3;
当x≥8时,L(x)=5x-eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(6x+\f(100,x)-38))-3=35-eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(100,x))).
所以L(x)=eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(-\f(1,3)x2+4x-3,0<x<8,,35-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(100,x))),x≥8.))
(2)当0<x<8时,L(x)=-eq \f(1,3)(x-6)2+9.
此时,当x=6时,L(x)取得最大值L(6)=9万元.当x≥8时,L(x)=35-eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(100,x)))≤35-2 eq \r(x·\f(100,x))=35-20=15,当且仅当x=eq \f(100,x)时等号成立,即x=10时,L(x)取得最大值15万元.因为9<15,所以当年产量为10万件时,小王在这一商品的生产中所获利润最大,最大利润为15万元.
建模解决实际问题的三个步骤
(1)建模:抽象出实际问题的数学模型.
(2)推理、演算:对数学模型进行逻辑推理或数学演算,得到问题在数学意义上的解.
(3)评价、解释:对求得的数学结果进行深入讨论,作出评价、解释,返回到原来的实际问题中去,得到实际问题的解.
即:
[提醒] (1)构建函数模型时不要忘记考虑函数的定义域.
(2)利用模型f(x)=ax+eq \f(b,x)求解最值时,注意取得最值时等号成立的条件.
角度二 构建指数、对数函数模型
(1)(2025·广西桂林一模)一种放射性物质不断衰变为其他物质,每经过一年就有eq \f(3,4)的质量发生衰变.若该物质余下质量不超过原有的1%,则至少需要的年数是( )
A.6
B.5
C.4
D.3
(2)里氏震级M的计算公式为:M=lg A-lg A0,其中A是测震仪记录的地震曲线的最大振幅,A0是相应的标准地震的振幅.假设在一次地震中,测震仪记录的最大振幅是1 000,此时标准地震的振幅为0.001,则此次地震的震级为________级;9级地震的最大振幅是5级地震最大振幅的________倍.
【解析】 (1)设这种放射性物质最初的质量为1,经过x(x∈N)年后,剩余量是y,则有y=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)))x.依题意得eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)))x≤eq \f(1,100),整理得22x≥100,解得x≥4,所以至少需要的年数是4,故选C.(2)M=lg 1 000-lg 0.001=3-(-3)=6.设9级地震的最大振幅和5级地震的最大振幅分别为A1,A2,则9=lg A1-lg A0=lg eq \f(A1,A0),则eq \f(A1,A0)=109;5=lg A2-lg A0=lg eq \f(A2,A0),则eq \f(A2,A0)=105,所以eq \f(A1,A2)=104.故9级地震的最大振幅是5级地震最大振幅的10 000倍.
【答案】 (1)C (2)6 10 000
指数型、对数型函数模型
(1)在实际问题中,有关人口增长、银行利率、细胞分裂等增长率问题常用指数函数模型表示.通常可以表示为y=N(1+p)x(其中N为基础数,p为增长率,x为时间)的形式.解题时,往往用到对数运算,要注意与已知表格中给定的值对应求解.
(2)有关对数型函数的应用题,一般都会给出函数解析式,要求根据实际情况求出函数解析式中的参数,或给出具体情境,从中提炼出数据,代入解析式求值,然后根据值回答其实际意义.
[针对训练]
3.某养殖场需定期购买饲料,已知该场每天需要饲料200千克,每千克饲料的价格为1.8元,饲料的保管费与其他费用平均每千克每天0.03元,购买饲料每次支付运费300元,该养殖场________天购买一次饲料才能使平均每天支付的总费用最少.
解析:设该养殖场x(x∈N*)天购买一次饲料可使平均每天支付的总费用最少,平均每天支付的总费用为y元.
因为饲料的保管费与其他费用每天比前一天少200×0.03=6(元),所以x天饲料的保管费与其他费用共是6(x-1)+6(x-2)+…+6=3x2-3x(元).从而有y=eq \f(1,x)(3x2-3x+300)+200×1.8=eq \f(300,x)+3x+357≥417,当且仅当eq \f(300,x)=3x,即x=10时,y有最小值.故该养殖场10天购买一次饲料才能使平均每天支付的总费用最少.
$