第13讲-函数的应用和函数模型(精讲)(新高考通用)原卷版.docx

一轮复习讲义】2024年高考数学高频考点题型归纳与方法总结（新高考通用）
第13讲 函数的应用和函数模型（精讲）
题型目录一览
①求函数的零点和判断零点所在区间
②与零点有关的参数问题
③二分法的应用
④常见函数模型Ⅰ-二次和分段函数
⑤常见函数模型Ⅱ-指对幂函数
一、知识点梳理

1.函数的零点
对于函数，我们把使的实数叫做函数的零点.
2.方程的根与函数零点的关系
方程有实数根函数的图像与轴有公共点函数有零点.
3.零点存在性定理
如果函数在区间上的图像是连续不断的一条曲线，并且有
，那么函数在区间内有零点，即存在，使得也就是方程的根.
4.二分法
对于区间上连续不断且的函数，通过不断地把函数的零点
所在的区间一分为二，使区间的两个端点逐步逼近零点，进而得到零点的近似值的方法叫做二分法.求方程的近似解就是求函数零点的近似值.
5.用二分法求函数零点近似值的步骤
（1）确定区间，验证，给定精度.
（2）求区间的中点.
（3）计算.若则就是函数的零点；若，则令（此时零点）.若，则令（此时零点）
（4）判断是否达到精确度，即若，则函数零点的近似值为（或）；否则重复第（2）~（4）步.（ 用二分法求方程近似解的计算量较大，因此往往借助计算完成.）
6.几种常见的函数模型：
函数模型
函数解析式
一次函数模型
，为常数且
反比例函数模型
，为常数且
二次函数模型
，，为常数且
指数函数模型
，，为常数，，，
对数函数模型
，，为常数，，，
幂函数模型
，为常数，
7.解函数应用问题的步骤：
(1)审题：弄清题意，识别条件与结论，弄清数量关系，初步选择数学模型；
(2)建模：将自然语言转化为数学语言，将文字语言转化为符号语言，利用已有知识建立相应的数学模型;
(3)解模：求解数学模型，得出结论；
(4)还原：将数学问题还原为实际问题．
【常用结论】
函数的零点相关技巧:
①若连续不断的函数在定义域上是单调函数，则至多有一个零点.
②连续不断的函数，其相邻的两个零点之间的所有函数值同号.
③连续不断的函数通过零点时，函数值不一定变号.
④连续不断的函数在闭区间上有零点，不一定能推出.

二、题型分类精讲

刷真题 明导向

一、单选题
1．（2020·全国·统考高考真题）在新冠肺炎疫情防控期间，某超市开通网上销售业务，每天能完成1200份订单的配货，由于订单量大幅增加，导致订单积压.为解决困难，许多志愿者踊跃报名参加配货工作.已知该超市某日积压500份订单未配货，预计第二天的新订单超过1600份的概率为0.05，志愿者每人每天能完成50份订单的配货，为使第二天完成积压订单及当日订单的配货的概率不小于0.95，则至少需要志愿者（    ）
A．10名 B．18名 C．24名 D．32名
2．（2020·海南·统考高考真题）基本再生数R0与世代间隔T是新冠肺炎的流行病学基本参数.基本再生数指一个感染者传染的平均人数，世代间隔指相邻两代间传染所需的平均时间.在新冠肺炎疫情初始阶段，可以用指数模型：描述累计感染病例数I(t)随时间t(单位:天)的变化规律，指数增长率r与R0，T近似满足R0 =1+rT.有学者基于已有数据估计出R0=3.28，T=6.据此，在新冠肺炎疫情初始阶段，累计感染病例数增加1倍需要的时间约为(ln2≈0.69) （    ）
A．1.2天 B．1.8天
C．2.5天 D．3.5天
3．（2020·天津·统考高考真题）已知函数若函数恰有4个零点，则的取值范围是（    ）
A． B．
C． D．
4．（2021·天津·统考高考真题）设，函数，若在区间内恰有6个零点，则a的取值范围是（    ）
A． B．
C． D．

二、填空题
5．（2021·北京·统考高考真题）已知函数，给出下列四个结论：
①若，恰 有2个零点；
②存在负数，使得恰有1个零点；
③存在负数，使得恰有3个零点；
④存在正数，使得恰有3个零点．
其中所有正确结论的序号是_______．
6．（2022·天津·统考高考真题）设，对任意实数x，记．若至少有3个零点，则实数的取值范围为______.

题型一 求函数的零点和判断零点所在区间
策略方法 1.确定函数零点个数的方法

2.判断函数零点所在区间的方法

【典例1】 已知函数是奇函数，且，若是函数的一个零点，则（    ）
A． B．0 C．2 D．4
【典例2】设方程，，的实数根分别为，，则（    ）
A． B．
C． D．
【题型训练】
一、单选题
1．（2023·全国·高三专题练习）已知方程的解在内，则（     ）
A．0 B．1 C．2 D．3
2．（2023·全国·高三专题练习）已知函数的零点依次为，则（    ）
A． B． C． D．
3．（2023·全国·高三专题练习）用二分法求方程近似解时，所取的第一个区间可以是（    ）
A． B． C． D．
二、填空题
4．（2023春·河南周口·高三校考阶段练习）函数的零点是_________．
5．（2023·全国·高三专题练习）已知函数则函数的所有零点之和为___________.
6．（2023·全国·高三专题练习）函数的零点个数为________．
7．（2023·全国·高三专题练习）设为实数，函数在上有零点，则实数的取值范围为________．

题型二 与零点有关的参数问题
策略方法 已知函数有零点(方程有根)，求参数的值或取值范围

【典例1】若函数恰有2个零点，则实数a的取值范围为（    ）
A． B． C． D．
【题型训练】
一、单选题
1．（湖北省鄂东南省级示范高中教育教学改革联盟学校2023届高三下学期5月模拟联考数学试题）设表示m，n中的较小数．若函数至少有3个零点，则实数的取值范围是（    ）
A． B．
C． D．
2．（2023·全国·高三专题练习）若方程，且有两个不同实数根，则的取值范围是（    ）
A． B． C． D．
3．（河北省2023届高三适应性考试数学试题）已知函数，若恰有两个零点，则的取值范围为（    ）
A． B．
C． D．
4．（天津市和平区2021-2022学年高一上学期期末质量调查数学试题）已知函数有零点，则实数的取值范围是（    ）
A． B． C． D．
二、多选题
5．（2023·山西晋中·统考三模）已知函数，关于x的方程，下列结论正确的是（    ）
A．存在使方程恰有2个不相等的实根
B．存在使方程恰有4个不相等的实根
C．存在使方程恰有5个不相等的实根
D．存在使方程恰有6个不相等的实根
三、填空题
6．（北京市昌平区2022届高三二模数学试题）若函数有且仅有两个零点，则实数的一个取值为______.
7．（天津市河西区2023届高三一模数学试题）已知，且函数恰有个不同的零点，则实数的取值范围是______．

题型三 二分法的应用
【典例1】人们很早以前就开始探索高次方程的数值求解问题．牛顿在《流数法》一书中，给出了高次代数方程的一种数值解法——牛顿法．这种求方程根的方法，在科学界已被广泛采用．例如求方程的近似解，先用函数零点存在定理，令，，，得上存在零点，取，牛顿用公式反复迭代，以作为的近似解，迭代两次后计算得到的近似解为______；以为初始区间，用二分法计算两次后，以最后一个区间的中点值作为方程的近似解，则近似解为______．
【题型训练】
一、单选题
1．（2023·全国·高三专题练习）用二分法研究函数的零点时，第一次经过计算得，，则其中一个零点所在区间和第二次应计算的函数值分别为（    ）
A．， B．，
C．， D．，
2．（2023·全国·高三专题练习）函数的一个正数零点附近的函数值用二分法逐次计算，参考数据如下：

那么方程的一个近似解（精确度为0.1）为（    ）
A．1.5 B．1.25 C．1.41 D．1.44
3．（2023·全国·高三专题练习）求下列函数的零点，可以采用二分法的是（  ）
A． B．
C． D．
二、填空题
4．（2023·全国·高三专题练习）已知方程的根在区间上，第一次用二分法求其近似解时，其根所在区间应为____．

题型四 常见函数模型Ⅰ-二次和分段函数
【典例1】在中国很多乡村，燃放烟花爆竹仍然是庆祝新年来临的一种方式，烟花爆竹带来的空气污染非常严重，可喷洒一定量的去污剂进行处理.据测算，每喷洒一个单位的去污剂，空气中释放的去污剂浓度（单位：毫克/立方米）随着时间（单位：天）变化的函数关系式近似为，若多次喷洒，则某一时刻空气中的去污剂浓度为每次投放的去污剂在相应时刻所释放的浓度之和，由试验知，当空气中去污剂的浓度不低于4（毫克/立方米）时，它才能起到去污作用.
(1)若一次喷洒4个单位的去污剂，则去污时间可达几天？
(2)若第一次喷洒2个单位的去污剂，6天后再喷洒个单位的去污剂，要使接下来的3天能够持续有效去污，求的最小值.

【题型训练】
一、单选题
1．（2023·全国·高三专题练习）某科技企业为抓住“一带一路”带来的发展机遇，开发生产一智能产品，该产品每年的固定成本是25万元，每生产万件该产品，需另投入成本万元.其中，若该公司一年内生产该产品全部售完，每件的售价为70元，则该企业每年利润的最大值为（    ）
A．720万元 B．800万元
C．875万元 D．900万元
2．（2023·全国·高三专题练习）汽车在行驶中，由于惯性，刹车后还要继续向前滑行一段距离才能停止，一般称这段距离为“刹车距离”.刹车距离是分析交通事故的一个重要依据.在一个限速为的弯道上，甲、乙两辆汽车相向而行，发现情况不对，同时刹车，但还是相碰了.事后现场勘查，测得甲车的刹车距离略超过，乙车的刹车距离略超过.已知甲车的刹车距离与车速之间的关系为，乙车的刹车距离与车速之间的关系为.请判断甲、乙两车哪辆车有超速现象（    ）
A．甲、乙两车均超速 B．甲车超速但乙车未超速
C．乙车超速但甲车未超速 D．甲、乙两车均未超速
3．（2023·全国·高三专题练习）“空气质量指数（）”是定量描述空气质量状况的无量纲指数．当大于200时,表示空气重度污染,不宜开展户外活动．某地某天0~24时的空气质量指数随时间变化的趋势由函数描述,则该天适宜开展户外活动的时长至多为（    ）
A．5小时 B．6小时 C．7小时 D．8小时
4．（2023·全国·高三专题练习）某小型服装厂生产一种风衣，日销售量x（件）与单价P（元）之间的关系为，生产x件所需成本为C（元），其中，若要求每天获利不少于1300元，则日销量x的取值范围是（    ）
A．， B．，
C．， D．，
5．（2023·全国·高三专题练习）某企业投入万元购入一套设备，该设备每年的运转费用是万元，此外每年都要花费一定的维护费，第一年的维护费为万元，由于设备老化，以后每年的维护费都比上一年增加万元．为使该设备年平均费用最低，该企业需要更新设备的年数为（    ）
A． B． C． D．
二、解答题
6．（2023·全国·高三练习）某工厂统计资料显示,一种产品的次品率p与日产量x（件）（且）之间的关系如下表:
日产量x
1
2
3
4
5
…
98
99
100
次品率p

…

已知生产一件正品盈利a元,生产一件次品损失元．
(1)将该厂的日赢利额y（元）表示为日产量x（件）的函数;
(2)为使日赢利最大,该厂的日产量应定为多少？
7．（2023·全国·高三专题练习）某乡镇响应“绿水青山就是金山银山”的号召，因地制宜的将该镇打造成“生态水果特色小镇”．经调研发现：某珍惜水果树的单株产量(单位：千克)与施用肥料(单位：千克)满足如下关系：，肥料成本投入为元，其它成本投入(如培育管理、施肥等人工费)元．已知这种水果的市场售价大约15元/千克，且销售畅通供不应求，记该水果单株利润为(单位：元)
(1)写单株利润(元)关于施用肥料(千克)的关系式；
(2)当施用肥料为多少千克时，该水果单株利润最大？最大利润是多少？
8．（2023·全国·高三专题练习）某公司生产一种电子仪器的固定成本为20000元，每生产一台仪器需增加投入100元，已知总收益满足函数，其中x是仪器的月产量．
(1)将利润表示为月产量的函数；
(2)当月产量为何值时，公司所获利润最大？最大利润为多少元？（总收益=总成本+利润）

题型五 常见函数模型Ⅱ-指对幂函数
【典例1】目前，新冠疫情形势依然严峻，因防疫需要，某学校决定对教室采用药熏消毒法进行消毒，药熏开始前要求学生全部离开教室．已知在药熏过程中，教室内每立方米空气中的药物含量y（毫克）与药熏时间t（小时）成正比：当药熏过程结束，药物即释放完毕，教室内每立方米空气中的药物含量y（毫克）达到最大值．此后，教室内每立方米空气中的药物含量y（毫克）与时间t（小时）的）函数关系式为（a为常数）．已知从药熏开始，教室内每立方米空气中的药物含量y（毫克）关于时间t（小时）的变化曲线如图所示．

(1)从药熏开始，求每立方米空气中的药物含量y（毫克）与时间t（小时）之间的函数关系式；
(2)据测定，当空气中每立方米的药物含量不高于毫克时，学生方可进入教室，那么从药薰开始，至少需要经过多少小时后，学生才能回到教室．

【题型训练】
一、单选题
1．（2023春·河北·高三校联考阶段练习）住房的许多建材都会释放甲醛.甲醛是一种无色、有着刺激性气味的气体，对人体健康有着极大的危害.新房入住时，空气中甲醛浓度不能超过0.08，否则，该新房达不到安全入住的标准.若某套住房自装修完成后，通风周与室内甲醛浓度y（单位：）之间近似满足函数关系式，其中，且，，则该住房装修完成后要达到安全入住的标准，至少需要通风（    ）
A．17周 B．24周 C．28周 D．26周
2．（2023·全国·高三专题练习）昆虫信息素是昆虫用来表示聚集、觅食、交配、警戒等信息的化学物质，是昆虫之间起化学通讯作用的化合物，是昆虫交流的化学分子语言，包括利它素、利己素、协同素、集合信息素、追踪信息素、告警信息素、疏散信息素、性信息素等．人工合成的昆虫信息素在生产中有较多的应用，尤其在农业生产中的病虫害的预报和防治中较多使用．研究发现，某昆虫释放信息素t秒后，在距释放处x米的地方测得的信息素浓度y满足，其中k，a为非零常数．已知释放信息素1秒后，在距释放处2米的地方测得信息素浓度为m；若释放信息素4秒后，距释放处b米的位置，信息素浓度为，则b＝（    ）

A．3 B．4 C．5 D．6
3．（2023·全国·高三专题练习）2020年底，国务院扶贫办确定的贫困县全部脱贫摘帽，脱贫攻坚取得重大胜利！为进一步巩固脱贫攻坚成果，持续实施乡村振兴战略，某企业响应政府号召，积极参与帮扶活动．该企业2021年初有资金150万元，资金的年平均增长率固定，每三年政府将补贴10万元．若要实现2024年初的资金达到270万元的目标，资金的年平均增长率应为（参考值：）（    ）
A．10% B．20% C．22% D．32%
4．（2023·全国·高三专题练习）异速生长规律描述生物的体重与其它生理属性之间的非线性数量关系通常以幂函数形式表示．比如，某类动物的新陈代谢率与其体重满足，其中和为正常数，该类动物某一个体在生长发育过程中，其体重增长到初始状态的16倍时，其新陈代谢率仅提高到初始状态的8倍，则为（    ）
A． B． C． D．
二、解答题
5．（2023·全国·高三专题练习）声强级(单位:dB)由公式给出,其中I为声强(单位:).
(1)一般正常人听觉能忍受的最高声强为,能听到的最低声强为.求人听觉的声强级范围.
(2)平时常人交谈时的声强约为,求其声强级.

6．（2023·全国·高三专题练习）某企业生产，两种产品，根据市场调查和预测，产品的利润（万元）与投资额（万元）成正比，其关系如图（1）所示；产品的利润（万元）与投资额（万元）的算术平方根成正比，其关系如图（2）所示．

(1)分别将，两种产品的利润表示为投资额的函数；
(2)该企业已筹集到10万元资金，并全部投入，两种产品的生产，问：怎样分配这10万元投资，才能使企业获得最大利润？其最大利润约为多少万元（精确到1万元）？