高中数学322函数模型的应用实例学案新人教A版必修1.doc

32.2函数模型的应用实例学习目标1.会利用已知函数模型解决实际问题.2.能建立函数模型解决实际问题预习导引1解决函数应用问题的基本步骤利用函数知识和函数观点解决实际问题时，一般按以下几个步骤进行：(一)审题；(二)建模；(三)求模；(四)还原这些步骤用框图表示如图：2数学模型就是把实际问题用数学语言抽象概括，再从数学角度来反映或近似地反映实际问题，得出关于实际问题的数学描述解决学生疑难点要点一用已知函数模型解决问题例1通过研究学生的学习行为，心理学家发现，学生接受能力依赖于老师引入概念和描述问题所用的时间讲座开始时，学生的兴趣激增，中间有一段不太长的时间，学生的兴趣保持较理想的状态，随后学生的注意力开始分散，分析结果和实验表明，用f(x)表示学生掌握和接受概念的能力(f(x)值越大，表示接受的能力越强)，x表示提出和讲授概念的时间(单位：min)，可有以下的公式：f(x)(1)开始后多少分钟，学生的接受能力最强？能维持多长时间？(2)开讲后5 min与开讲后20 min比较，学生的接受能力何时强一些？(3)一个数学难题，需要55的接受能力以及13 min时间，老师能否及时在学生一直达到所需接受能力的状态下讲授完这个难题？解(1)当0x10时，f(x)0.1x22.6x430.1(x13)259.9.故f(x)在(0,10上单调递增，最大值为f(10)0.1(3)259.959；当16x30时，f(x)单调递减，f(x)31610759.因此，开讲后10 min，学生达到最强的接受能力(值为59)，并维持6 min.(2)f(5)0.1(513)259.959.96.453.5，f(20)3201074753.5f(5)因此，开讲后5 min学生的接受能力比开讲后20 min强一些(3)当0x10时，令f(x)55，则0.1(x13)24.9，(x13)249.所以x20或x6.但0x10，故x6.当16x30时，令f(x)55，则3x10755.所以x17 .因此，学生达到(或超过)55的接受能力的时间为17 611 13(min)，所以老师来不及在学生一直达到所需接受能力的状态下讲授完这道难题规律方法解决已给出函数模型的实际应用题，关键是考虑该题考查的是哪种函数，并要注意定义域，然后结合所给模型，列出函数关系式，最后结合其实际意义作出解答解决此类型函数应用题的基本步骤是：第一步：阅读理解，审清题意读题要做到逐字逐句，读懂题中的文字叙述，理解叙述所反映的实际背景在此基础上，分析出已知是什么，所求是什么，并从中提炼出相应的数学问题第二步：根据所给模型，列出函数关系式根据问题的已知条件和数量关系，建立函数关系式，在此基础上将实际问题转化为一个函数问题第三步：利用数学的方法将得到的常规函数问题(即数学模型)予以解答，求得结果第四步：再将所得结论转译成具体问题的解答跟踪演练1统计表明，某种型号的汽车在匀速行驶中每小时的耗油量为y(升)关于行驶速度x(千米/时)的函数解析式可以表示为：yx3x8(0x120)已知甲、乙两地相距100千米当汽车以40千米/时的速度匀速行驶时，从甲地到乙地要耗油多少升？解当x40时，汽车从甲地到乙地行驶了2.5(小时)，要耗油2.528.75(升)，即当汽车以40千米/时的速度匀速行驶时，从甲地到乙地耗油28.75升要点二建立函数模型解决实际问题例2提高过江大桥的车辆通行能力可改善整个城市的交通状况在一般情况下，大桥上的车流速度v(单位：千米/时)是车流密度x(单位：辆/千米)的函数当桥上的车流密度达到200辆/千米时，造成堵塞，此时车流速度为0；当车流密度不超过20辆/千米时，车流速度为60千米/时研究表明：当20x200时，车流速度v是车流密度x的一次函数(1)当0x200时，求函数v(x)的表达式；(2)当车流密度x为多大时，车流量(单位时间内通过桥上某观测点的车辆数，单位：辆/时)f(x)xv(x)可以达到最大，并求出最大值(精确到1辆/时)解(1)由题意：当0x20时，v(x)60；当20x200时，设v(x)axb，再由已知得解得故函数v(x)的表达式为v(x)(2)依题意并由(1)可得f(x)当0x20时，f(x)为增函数，故当x20时，其最大值为60201 200；当20x200时，f(x)x(200x)x2x(x2200x)(x100)2，所以当x100时，f(x)在区间20,200上取得最大值.综上，当x100时，f(x)在区间0,200上取得最大值3 333，即当车流密度为100辆/千米时，车流量可以达到最大，最大值约为3 333辆/时规律方法根据收集到的数据的特点，通过建立函数模型，解决实际问题的基本过程，如下图所示跟踪演练2某投资公司投资甲、乙两个项目所获得的利润分别是M(亿元)和N(亿元)，它们与投资额t(亿元)的关系有经验公式：M ，Nt，今该公司将用3亿元投资这两个项目，若设甲项目投资x亿元，投资这两个项目所获得的总利润为y亿元(1)写出y关于x的函数表达式；(2)求总利润y的最大值解(1)当甲项目投资x亿元时，获得利润为M(亿元)，此时乙项目投资(3x)亿元，获得利润为N(3x)(亿元)，则有y(3x)，x0,3(2)令t，t0，则xt2，此时yt(3t2)(t1)2.t0，当t1，即x1时，y有最大值为.即总利润y的最大值是亿元1.某公司市场营销人员的个人月收入与其每月的销售量成一次函数关系，如图所示，由图中给出的信息可知，营销人员没有销售量时的收入是()A310元 B300元C390元 D280元答案B解析由图象知，该一次函数过(1,800)，(2,1 300)，可求得解析式y500x300(x0)，当x0时，y300.2小明的父亲饭后出去散步，从家中走20分钟到一个离家900米的报亭看10分钟报纸后，用20分钟返回家里，下面图形中能表示小明的父亲离开家的时间与距离之间的关系的是()答案D3某种细胞分裂时，由1个分裂成2个，2个分裂成4个，现有2个这样的细胞，分裂x次后得到细胞的个数y与x的函数关系是()Ay2x By2x1Cy2x Dy2x1答案D解析分裂一次后由2个变成2222个，分裂两次后4223个，分裂x次后y2x1个4长为3，宽为2的矩形，当长增加x，宽减少时，面积达到最大，此时x的值为_答案解析S(3x)(2)6(x)2，x时，Smax.1.函数模型的应用实例主要包括三个方面：(1)利用给定的函数模型解决实际问题；(2)建立确定性的函数模型解决实际问题；(3)建立拟合函数模型解决实际问题2在引入自变量建立目标函数解决函数应用题时，一是要注意自变量的取值范围，二是要检验所得结果，必要时运用估算和近似计算，以使结果符合实际问题的要求3在实际问题向数学问题的转化过程中，要充分使用数学语言，如引入字母，列表，画图等使实际问题数学符号化一、基础达标1某同学家门前有一笔直公路直通长城，星期天，他骑自行车匀速前往，他先前进了a km，觉得有点累，就休息了一段时间，想想路途遥远，有些泄气，就沿原路返回骑了b km(ba)，当他记起诗句“不到长城非好汉”，便调转车头继续前进，则该同学离起点的距离与时间的函数关系图象大致为()答案C解析由题意可知，s是关于时间t的一次函数，所以其图象特征是直线上升由于中间休息了一段时间，该段时间的图象应是平行于横轴的一条线段然后原路返回，图象下降，再调转车头继续前进，则直线一致上升2国内快递1 000 g以内的包裹的邮资标准如下表：运送距离x(km)0x500500x1 0001 000x1 500邮资y(元)5.006.007.00如果某人在西安要快递800 g的包裹到距西安1 200 km的某地，那么他应付的邮资是()A5.00元 B6.00元 C7.00元 D8.00元答案C解析由题意可知，当x1 200时，y7.00元3某机器总成本y(万元)与产量x(台)之间的函数关系式是yx275x，若每台机器售价为25万元，则该厂获利润最大时应生产的机器台数为()A30 B40 C50 D60答案C解析设安排生产x台，则获得利润f(x)25xyx2100x(x50)22 500.故当x50台时，获利润最大4根据统计，一名工人组装第x件某产品所用的时间(单位：分钟)为f(x)(A，c为常数)已知工人组装第4件产品用时30 min，组装第A件产品用时15 min，那么c和A的值分别是()A75,25 B75,16C60,25 D60,16答案D解析由题意知，组装第A件产品所需时间为15，故组装第4件产品所需时间为30，解得c60.将c60代入15，得A16.5某工厂生产某产品x吨所需费用为P元，而卖出x吨的价格为每吨Q元，已知P1 0005xx2，Qa，若生产出的产品能全部卖出，且当产量为150吨时利润最大，此时每吨的价格为40元，则有()Aa45，b30 Ba30，b45Ca30，b45 Da45，b30答案A解析设生产x吨产品全部卖出，获利润为y元，则yxQPxx2(a5)x1 000(x0)由题意知，当x150时，y取最大值，此时Q40.解得6已测得(x，y)的两组值为(1,2)，(2,5)，现有两个拟合模型，甲：yx21，乙：y3x1.若又测得(x，y)的一组对应值为(3,10.2)，则选用_作为拟合模型较好答案甲解析对于甲：x3时，y32110，对于乙：x3时，y8，因此用甲作为拟合模型较好7武汉市的一家报摊主从报社买进武汉晚报的价格是每份0.40元，卖出的价格是每份0.50元，卖不掉的报纸还可以以每份0.08元的价格退回报社在一个月(以30天计算)里，有20天每天可卖出400份，其余10天每天只能卖出250份，但每天从报社买进的份数必须相同，他应该每天从报社买进多少份，才能使每月所获得的利润最大？并计算他一个月最多可赚得多少元？解设报摊主每天买进报纸x份，每月利润为y元(x为正整数)当x250时，y0.130x3x.当250x400时，y0.120x0.110250(x250)0.32102x2503.2x8001 0501.2x.当x400时，y0.1204000.110250(x400)0.3220(x250)0.32108002506.4x2 5603.2x8009.6x4 410.当x250时，取x250，ymax3250750(元)当250x400时，取x250，ymax750(元)当x400时，取x400，ymax570(元)故他应该每天从报社买进250份报纸，才能使每月所获得的利润最大，最大值为750元二、能力提升8衣柜里的樟脑丸，随着时间会挥发而体积缩小，刚放进的新丸体积为a，经过t天后体积V与天数t的关系式为：Vaekt.已知新丸经过50天后，体积变为a.若一个新丸体积变为a，则需经过的天数为()A125 B100 C75 D50答案C解析由已知，得aae50k，ek.设经过t1天后，一个新丸体积变为a，则aaekt1，(ek)t1，t175.9“学习曲线”可以用来描述学习某一任务的速度，假设函数t144lg中，t表示达到某一英文打字水平所需的学习时间，N表示每分钟打出的字数则当N40时，t_(已知lg 20.301，lg 30.477)答案36.72解析当N40时，则t144lg144lg 144(lg 52lg 3)36.72.10.如图所示，某池塘中浮萍蔓延的面积y(m2)与时间t(月)的关系yat，有以下几种说法：这个指数函数的底数为2；第5个月时，浮萍面积就会超过30 m2；浮萍从4 m2蔓延到12 m2需要经过1.5个月；浮萍每月增加的面积都相等其中正确的命题序号是_答案解析由图象知，t2时，y4，a24，故a2，正确当t5时，y253230，正确，当y4时，由42t1知t12，当y12时，由122t2知t2log2122log23.t2t1log231.5，故错误；浮萍每月增长的面积不相等，实际上增长速度越来越快，错误11在对口扶贫活动中，为了尽快脱贫(无债务)致富，企业甲将经营状况良好的某种消费品专卖店以5.8万元的优惠价格转让给了尚有5万元无息贷款没有偿还的小型残疾人企业乙，并约定从该店经营的利润中，首先保证企业乙的全体职工每月最低生活费的开支3 600元后，逐步偿还转让费(不计息)根据甲提供的资料有：这种消费品的进价为每件14元；该店月销量Q(百件)与销售价格P(元)的关系如下图所示；每月需各种开支2 000元(1)当商品的价格为每件多少元时，月利润扣除职工最低生活费的余额最大？并求最大余额(2)企业乙只依靠该店，最早可望在几年后脱贫？解设该店月利润余额为L，则由题设得：LQ(P14)1003 6002 000.由销量图易得：Q代入式得L(1)当14P20时，Lmax450(元)，此时P19.5(元)；当20P26时，Lmax(元)，此时P(元)故当P19.5(元)时，月利润余额最大，最大余额为450元(2)设可在n年后脱贫，依题意有12n45050 00058 0000，解得n20.即最早可望在20年后脱贫三、探究与创新12物体在常温下的温度变化可以用牛顿冷却规律来描述：设物体的初始温度是T0，经过一定时间t后的温度是T，则TTa(T0Ta)，其中Ta表示环境温度，h称为半衰期现有一杯用88热水冲的速溶咖啡，放在24的房间中，如果咖啡降温到40需要20 min，那么降温到35时，需要多少时间？解由题意知4024(8824)，即，解得h10.故T24(8824).当T35时，代入上式，得3524(8824)，即.两边取对数，用计算器求得t25.因此，约需要25 min，可降温到35.13今年冬季，我国大部分地区遭遇雾霾天气，给人们的健康、交通安全等带来了严重影响经研究，发现工业废气等污染物排放是雾霾形成和持续的重要因素，污染治理刻不容缓为此，某工厂新购置并安装了先进的废气处理设备，使产生的废气经过过滤后排放，以降低对空气的污染已知过滤过程中废气的污染物数量P(单位：mg/L)与过滤时间t(单位：小时)间的关系为PP0ekt (P0，k均为非零常数，e为自然对数的底数)，其中P0为t0时的污染物数量若经过5小时过滤后还剩余90%的污染物(1)求常数k的值；(2)试计算污染物减少到40%至少需要多少时间(精确到1小时，参考数据：ln 0.21.61，ln 0.31.20，ln 0.40.92，ln 0.50.69，ln 0.90.11.)解(1)由已知，当t0时，PP0；当t5时，P90%P0.于是有90%P0P0e5k.解得kln 0.9(或0.022)(2)由(1)得，知P.当P40%P0时，有0.4P0.解得t41.82.故污染物减少到40%至少需要42小时