内容正文:
课时11
函数模型与应用
课标要求
1.结合情境中具体问题,比较对数函数、一元一次函数、指数函数增长速度的
差异,理解对数增长“直线上升指数爆炸”等术语的现实含义,
2.收集、阅读一些现实生活、生产实际或者经济领域中的数学模型,体会如何
借助函数刻画实际问题,感悟数学模型中参数的现实意义、了解函数模型.
二、知识梳理
1.几类函数模型
函数模型
函数解析式
一次函数模型
x)=ax十b(a,b为常数,a≠0)
二次函数模型
x)=x2+bx十c(a,b,c为常数,a0)
与指数函数相关的模型
x)=bar+c(a,b,c为常数,b≠0,a心0,且a1)
与对数函数相关的模型
x)=blogax-十c(a,b,c为常数,b≠0,a>0,且a≠1)
与幂函数相关的模型
x)=r"+b(a,b,n为常数,a≠0)
2.三种函数模型的性质
y=a(a>1)
y=logax(a>1)
y=x"(n>0)
在(0,十o)上的增减性
单调递增
单调递增
单调递增
增长速度
越来越快
越来越慢
相对平稳
随x的增大,逐
随x的增大,逐
随n值变化而
图象的变化
渐表现为与
渐表现为与
各有不同
y轴平行
x轴平行
值的比较
存在一个0,当>xo时,有log心x<
三、基础回顾
1.判断正误.(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)函数一2的函数值比函数=x的函数值大.(
×【解析】当x=2时,2x=x2=4,不正确
(2)不存在实数(一®和实数x,,使得号.()
×【解析】如a一0一分不等式成立,因此错误
(3)在(O对上,随着x的增
④的增长速度.(√
大,c的
)
增长速度会超过并远远大于
(4)某种商品进价为每件100元,按进价增加10%出售
若按九折出售,则每件还能获利.(
【解析】九折出售的售价为1001+10o099元,
后因库存积压降价,
每件赔1元,故错误
2.在某个物理实验中,测得变量x和变量y的几组数据,
X
0.50
0.99
2.01
y
-0.99
-0.01
0.98
则对x,y最适合的拟合函数是(
A.y=2x
B.y=x2-1
C.y=2x-2
D.y=log2x
如下表:
3.98
2.00
D【解析】根据x=0.50,y=
=0.98,代入计算,可以排除B,
选D
0.99,代入计算,可以排除A;根据x=2.01,y
C;将各数据代入函数y=log2x,可知满足题意.故
3.(多选题)某工厂一年中各月的收入、支出情况的统计图如图所示,则下列说
金额万元
法正确的有(
90
-0-收入
80
o-支出
7
60
A.月收入最高值与月收入最低值的比是3:1
40
30
20
10
B.结余最高的月份是7月
0
1■
23456789101112月份
(注结余=收入-支出)》
C.1至2月份的收入的变化量与4至5月份的收入的变化量相同
D.前6个月的平均收入为40万元
ABC【解析】由题图可知,收入最高值为90万元,收入最低值为30万元,其比
是3:1,A正确:
由题图可知,7月份的结余最高,为80一20=60(万元),B正确;
由题图可知,1至2月份的收入的变化量与4至5月份的收入的变化量相同,C
正确;
由题图可知,前6个月的平均收入为(40+60+30+30+50+60)=45(万元),
D错误.故选ABC.
4.某市生产总值连续两年持续增加,第一年的增长率
则该市这两年生产总值的年平均增长率为
(块一【解析】设该市这两年生产总值的年
(,解得艺.
为p,第二年的增长率为q,
平均增长率为x,由题意得
四、考点扫描
考点一利用函数图象刻画实际问题
例1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.为分析泡制一杯最佳口感茶水所需时间,某研究人员每隔1min测量一次茶水
的温度,根据所得数据作出如图所示的散点图观察散点图的分布情况,下列函
数模型可以近似地刻画茶水温度y随时间ⅹ变化的规律的是(
A.y=mx2+n(x>0)
C.y=max+n(m>0,
a
B【解析】由函数图象
故选B.
y/C
90
80
70
12345x/min
B.y=max+n(m>0,0<a<1)
>1)
D.y=mlogax十n(m>0,a>0,且a≠1)
可知符合条件的只有指数函数模型,并且m>0,0<a<1
规律方法:
判断函数图象与实际问题变化过程相吻合的两种方法
(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,选择出符合实际情况的答案
对点训练(2025·江苏泰州市调研)已知正方形ABCD的边长为4,动点P从点B
开始沿折线B-C-D-A向点A运动.设点P运动的路程为x,△ABP的面积为S,则
函数S=x)的图象是(
S
S
S
8
8
8
8
4
4
4
4812x
O4812x
4812x
4812x
A
B
C
D
D【解析】依题意知,当0≤≤4时,x)=2x;
时,x)=24一2x,观察四个选项知D项符合
当4<8时,x)=8;当8<≤12
要求.故选D.
考点二已知函数棋型求解实际问题
例2(1)(2025·北京房山区模拟)血氧饱和度是呼吸循环的重要生理参数.人体的
血氧饱和度正常范围是95%100%,当血氧饱和度低于90%时,需要吸氧治疗,
在环境模拟实验室的某段时间内,可以用指数模型St)=Set描述血氧饱和度
S()随着给氧时间(单位:小时)的变化而变化的规律,其中S为初始血氧饱和度,
K为参数.己知S=60%,给氧1小时后,血氧饱和度为80%.若使得血氧饱和度
达到90%,则至少还需要的给氧时间为(精确到0.1,参考数据:ln2≈0.69,1n
3≈1.10)(
A.0.3小时
B.0.5小时
C.0.7小时
D.0.9小时
B【解析】设使得血氧饱和度达到正常值,给氧时间至少需要(1一1)小时,由题
意可得60eK=80,60et=90,两边同时取自然对数并整理,得K=ln
0=n
60
In 4-In 3=2In 2-In 3,Kt=In
90=ln
60
3=ln3-ln2,则后
ln3-ln2.1.10-0.69
1.5,则给氧时间至少还需要1一-1=0.5(小时)故选B.
2ln2-ln32×0.69-1.10
(2)(2025·贵州铜仁市模拟)香农-威纳指数H是生态学中衡量群落中生物多样
n
性的一个指数,其计算公式为H=一召plog2p,其中n是该群落中生物的种数,
p为第i个物种在群落中的比例.下表为某个只有甲、乙、丙三个种群的群落中各
种群个体数量统计表,根据表中数据,该群落的香农-威纳指数值为(
物种
甲
乙
丙
合计
个体数量
300
150
150
600
3
3
B
3
D
2
4
2
4
A【解析】由题意知H=一
马斟料是(是
故选A
规律方法:
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.
对点训练(1)为了预防信息泄露,保证信息的安全传输,在传输过程中都需要
对文件加密,有一种加密密钥密码系统
其加密、解密
原理为:发送方由明文→密文(加密),接收方由密文→明文.现在加密密钥为
,如4”通过加密后得到密文“2”.若接受方接到密文
1”,
256
则解密后得到
的明文是()
A.
B.
C.2
A【解析】由题可知加密密钥为,由
所以2A,解得
即x分
故选A
已知可得,当一4时,12,
显然令点即云立,解得
(2)(2025·广东茂名市期末)Gompertz曲线用于预测生长曲线的回归预测
常见的应用有:代谢预测,肿瘤生长预测,有限区域内生物种群数量预测,工业
产品的市场预测等,其公式为霓(其中g五,为参数).某研究员
打算利用该函数模型预测公司新产品未来的销售量增长情况,发现毛若]
表示该新产品今年的年产量,估计明年(x习的产量将是今年的©倍,那么b的
值为(e为自然数对数的底数)()
5-1
A.
B.
V5+1
C.5-1
D.5+H
2
2
A【解析】由C年,得到人≤,所以当一时,人≤:当2时,
®
字恩依题意,明年习
的产量将是今年的。倍,得
,11月
-115
b,即3,解得
2b.5
2故选A.
考点三构建函数模型解决实际问题
例3(1)(2025·广东梅州市模拟)某科创公司新开发了一种溶液产品,但这
种产品含有2%的杂质,按市场要求杂质含量不得超过O,现要进行过滤,已
知每过滤一次杂质含量诚少,则要使得产品达到市场要求,对该溶液过滤的最
少次数为·(参考数据:及,©年).
8【解析】设至少需要过滤n次,可得
两边取对
孕
≈7∠
多2
数,可得
号,所以
又因为,所以,所以
使产品达到市场要求的过滤次数最少为8.
(2)(2025·云南楚雄州模拟)足球是一项深受人们喜爱的体育运动.如图,现
有一个11人制的标准足球场,其底线宽,球门宽
,且球门位
于底线AB的中间,在某次比赛过程中,攻方球员带球在边界线AC上的M点处
起脚射门,当严最大时,点M离底线AB的距离约为()
A.
☒5
B.8
C.3
D.3
E
M
C【解析】设
所以;记
可得画
当Y取最大时
b
乃取最大即可,易知看毛此
x
时
取到最大值,当且仅当-子B时,即V万时,等
=
2
号成立,将<代入可得乃放选C
规律方法:
在应用函数解决实际问题时需注意以下四个步骤:
()审题:弄清题意,分清条件和结论,理顺数量关系
(2)建模:将自然语言转化为数学语言,将文字语言转
知识,建立相应的函数模型
(3)解模:求解函数模型,得出数学结论
(4)还原:将数学结论还原为实际意义的问题
初步选择函数模型!
化为符号语言,利用数学
对点训练(2025·陕西商洛上模拟)净水机通过分级过滤的方式使自来水逐步达
到纯净水的标准,其工作原理中有多次的P棉滤芯过滤,其中第一级过滤一般
由孔径为5微米的P棉滤芯(聚丙烯熔喷滤芯)构成,其结构是多层式,主要
用于去除铁锈、泥沙、悬浮物等各种大颗粒杂质,假设每一层P棉滤芯可以过
滤掉三分之一的大颗粒杂质.若过滤前水中大颗粒杂质含量为80gL,现要满足
过滤后水中大颗粒杂质含量不超过2gL,则PP棉滤芯的层数最少为(参考数
据:,三©)()
A.9
B.8
C.7
D.6
A【解析】设经过层P棉滤芯过滤后的大颗粒杂质含量为y,则
信)品解得食
两边取常用对数得
昏,即号实,即宝建,
因为9☒,三②,
80
所以(三,解得n≥。因为心,所以n的最小值为9.故选A.
米
感谢观看
THANKS