内容正文:
27.3 实际问题与反比例函数
课时1 实际问题中的反比例函数
BY YUSHEN
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1.能从实际问题中寻找变量之间的关系,
建立反比例函数模型解决问题.
2.能够根据实际问题确定自变量的取值范围.
学习目标
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小艳家用购电卡购买了1000 kW∙h电,这些电能够使用的天数m与小艳家平均每天的用电度数n有怎样的函数关系?
用反比例函数可以反映很多实际问题中的两个变量之间的关系,你还能举出一个反比例函数的实例吗?
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问题1:港口的起重机每小时可往一艘轮船上装载700t货物,一艘轮船的货物装载完毕恰好用了9h.
(1)此轮船到达另一港口后开始卸货,起重机平均卸载速度v(单位:t/h)与卸载完所有货物的总时间t(单位:h)之间有怎样的函数关系?
(2)由于遇到紧急情况,要求轮船上的货物不超过6h卸载完毕,那么起重机平均每小时至少要卸载多少货物?
知识点:反比例函数在实际生活中的应用
新知探究
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解:轮船上的货物总量为 700×9=6300(t),
所以 v 关于 t 的函数解析式为.
分析:根据“平均装载速度×装载总时间=货物总量”,可以求出轮船装载货物的总量;再根据“平均卸载速度=货物总量÷卸载总时间”,得到v 关于t 的函数解析式.
(1)此轮船到达另一港口后开始卸货,起重机平均卸载速度v(单位:t/h)与卸载完所有货物的总时间t(单位:h)之间有怎样的函数关系?
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从结果可以看出,如果全部货物恰好用6h卸载完,那么平均每小时卸载1050t.对于函数,当t>0时,t越小,v越大.因此,若货物不超过6小时卸载完,则平均每小时至少要卸载1050t货物.
解:把t=6代入,得
(2)由于遇到紧急情况,要求轮船上的货物不超过6h卸载完毕,那么起重机平均每小时至少要卸载多少货物?
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讨论:题目中蕴含的等量关系是什么?我们知道“至少”对应于不等号“≥”,那么需要用不等式来解决第(2)问吗?
方法点拨:此题类似应用题中的“工程问题”,关系式为工作总量=工作速度×工作时间,题目中货物总量是不变的,两个变量分别是速度v和时间t,因此具有反比关系.第(2)问涉及了反比例函数的增减性,即当自变量t取最大值时,函数值v取最小值.
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古希腊科学家阿基米德(公元前287-前212)发现:若杠杆上的两物体与支点的距离与其所受重力成反比,则杠杆平衡.后来人们把它归纳为“杠杆原理”.
杠杆原理为:
阻力×阻力臂=动力×动力臂.
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问题2:某工人欲用撬棍撬动一块大石头,已知阻力和阻力臂分别为1200N 和0.5m.
(1)动力 F (单位:N)与动力臂l (单位:m)有怎样的函数关系? 当动力臂为1.5m时,撬动石头至少需要多大的力?
对于函数 ,当 l = 1.5m 时,F = 400 N,此时杠杆平衡. 因此撬动石头至少需要 400N 的力.
解:根据“杠杆原理”阻力 × 阻力臂 = 动力 × 动力臂,得 Fl = 1200×0.5,
∴ F 关于 l 的函数解析式为
当 l = 1.5m 时,
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(2)若想使动力 F 不超过题(1)中所用力的一半,则动力臂l至少要加长多少?
将 F = 400× = 200 代入 F = ,得
分析:对于函数 ,F 随 l 的增大而减小. 因此,只要求出
F = 200 N 时对应的 l 的值,就能确定动力臂 l 至少应加长的量.
因此,若想用力不超过 400 N 的一半,动力臂的长度就应该不小于3m,则动力臂至少要加长3-1.5=1.5(m).
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想一想:用反比例函数的知识解释:在使用撬棍时,为什么动力臂越长就越省力?
根据杠杆原理:动力×动力臂=阻力×阻力臂,所以动力,这说明当“阻力×阻力臂”的值不变时,动力和动力臂成反比例函数关系,其中“阻力 × 阻力臂 > 0”.
根据反比例函数 y 的性质:当 k>0 且 x>0 时,函数值 y 随自变量 x 的增大而减小,因此在使用撬棍时,动力臂越长,越省力.
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1.某运输公司计划运输一批货物,已知货物总量是定值,每天运输的吨数与运输的天数之间成反比例关系,根据如表,求出a= .
每天运输的吨数 250 100 50
运输的天数 2 a 10
5
解析:∵每天运输的吨数与运输的天数之间成反比例关系,∴250×2=100a,∴a=5.
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2.小伟用撬棍撬动一块大石头,已知阻力和阻力臂分别为1 000 N和0.6 m,当动力臂由1.5 m增加到2 m时,撬动这块石头可以节省 N的力.
解析:设动力为F(单位:N),动力臂为l(单位:m),根据“杠杆原理”有Fl=1 000×0.6,
∴F关于l的函数解析式为F=,当l=1.5 m时,F==400(N),
当l=2 m时,F==300(N),
∴撬动这块石头可以节省400-300=100(N)的力.
100
随堂小练
基础
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3.如图,某玻璃器皿制造公司要制造容积为120cm3(不计直玻璃管部分)的圆锥形漏斗.
(1)漏斗口的面积S(单位:cm2)与漏斗的深h(单位:cm)有怎样的函数关系?
解:(1) 圆锥的容积(体积)公式为 V.
将 V=120 代入,得 120Sh,
整理,得 S .
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基础
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(2)如果漏斗口的面积不超过50cm2,那么漏斗的深h至少为多少?
解:(2) 漏斗口的面积不超过 50 ,即 0<S≤50.
将 S=50 代入 ,得 50,
解得 h=7.2.
因为 h>0 时,S 随 h 的增大而减小,
所以 0< S ≤50 时,h ≥7.2,
故漏斗的深 h 至少为 7.2 cm.
随堂小练
基础
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4.为推广新能源汽车,某销售商推出免息分期付款的购车促销活动.客户交付首付款后,在36个月内结清余款即可,小张在活动期间购买了价格为18万元的汽车,首付款6万元,他计划用x个月结清余款,平均每月还款y万元,
(1) y与x有怎样的函数关系?
(2) 如果小张打算 20 个月结清余款,那么他平均每月应还款多少万元?
解: (1) 函数关系为 y(1≤x≤36,x 为正整数).
(2) 当 x20 时,y,
所以他平均每月应还款0.6万元.
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提升
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(3) 如果小张打算每月还款不超过 5 000 元,那么他至少要多少个月才能结清余款?
解: (3) 5 000 元 0.5 万元.
将 y=0.5 代入 ,得 x=24.
因为 x>0 时,y 随 x 的增大而减小,
所以 0<y≤0.5 时,x≥24.
因此,他至少要 24 个月才能结清余款.
随堂小练
提升
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过程:
分析实际情境→建立函数模型→明确数学问题
注意:
实际问题中的两个变量往往都只能取非负值
实际问题中的反比例函数
课堂小结
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