函數(shù)與應(yīng)用問題

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高一 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)
數(shù)學(xué)必修1:函數(shù)的應(yīng)用舉例
【要點導(dǎo)學(xué)】
1、數(shù)學(xué)模型
數(shù)學(xué)模型就是把實際問題用數(shù)學(xué)語言抽象概括,再從數(shù)學(xué)角度來反映或近似地反映實際問題時,所得出的關(guān)于實際問題的數(shù)學(xué)描述.數(shù)學(xué)模型的形式是多樣的,它們可以是幾何圖形,也可以是方程式,函數(shù)解析式等等.
2、數(shù)學(xué)模型方法
數(shù)學(xué)模型方法,是把實際問題加以抽象概括,建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,利用這些模型來研究實際問題的一般數(shù)學(xué)方法.
3、求解 實際問題的基本步驟
以函數(shù)為數(shù)學(xué)模型解決實際問題是數(shù)學(xué)應(yīng)用的一個重要方面,主要研究它的定義域、值域、單調(diào)性、最值等問題.使用數(shù)學(xué)模型解決實際問題的基本步驟如下:

⑴審題:通過閱讀,理解關(guān)鍵詞的意義,明確變量和常量,理順數(shù)量關(guān)系,弄清題意,明白問題講的是什么.
⑵建模:將文字語言轉(zhuǎn)換成數(shù)學(xué)語言,用數(shù)學(xué)式子表達(dá)數(shù)量關(guān)系,利用數(shù)學(xué)知識建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型.
⑶求模:求解數(shù)學(xué)模 型,得到數(shù)學(xué)結(jié)論.
⑷還原:將用數(shù)學(xué)方法得到的結(jié)論,回歸實際,還原為實際問題的意義.
4、本節(jié)課的函數(shù)應(yīng)用是指利用函數(shù)知識求解實際問題.
【范例精析】
例1 要使火車安全行駛,按規(guī)定,鐵道轉(zhuǎn)彎處的圓弧半徑
不允許小于600 .如果某段鐵路兩端相距156 ,弧所對的圓心
角小于180o,試確定圓弧弓形的高所允許的取值范圍(精確到1m).
思路剖析 先以弓形的高 為自變量,半徑R為函數(shù),建
立R關(guān)于 的函數(shù)關(guān)系式,然后再利用圓弧半徑不小于600 得
到關(guān)于 的不等式,求出 的范圍.
解題示范 如圖,設(shè)圓弧的半徑OA=OB=R ,
圓弧弓形的高CD= ,0< 在RtΔBOD中,DB=78,OD=R- ,
則 ,∴ ,
依題意R≥600,即 ≥600,
∴ ≥0,
解得 ≤5.1或 ≥1194.9,
答:圓弧弓形的高的允許值范圍是 (單位:米).
回顧反思 如何依題意尋找關(guān)于 的不等式,是求解本題的關(guān)鍵,這里要抓住兩方面:一是圓弧半徑不小于600 ,二是 例2大氣中的溫度隨著高度的上升而降低,根據(jù)實測的結(jié)果上升到12 為止溫度的降低大體上與升高的距離成正比,在12 以上溫度一定,保持在-55oC.
(1)當(dāng)?shù)厍虮砻娲髿獾臏囟仁?oC時,在 的上空為 oC,求 、 、 間的函數(shù)關(guān)系式;
(2)問當(dāng)?shù)乇淼臏囟仁?9oC時,3 上空的溫度是多少?
思路剖析 用待定系數(shù)法確定溫度隨高度變化的函數(shù)關(guān)系.
解題示范。1)由題設(shè)知,可設(shè) - = ,即 = + .
依題意,當(dāng) =12時, =-55,
∴-55= +12 ,解得 =- ,
∴當(dāng) 時, .
又當(dāng) 時, .
∴所求的函數(shù)關(guān)系式為
(2)當(dāng) =29, =3時,
=29- (55+29)=8,
即3 上空的溫度為8oC.
答:所求的關(guān)系式為 ,在3 上空的溫度是8oC.
回顧反思 1、在求解本題時,要抓住“上升到12 為止溫度的降低大體上與升高的距離成正比”這句關(guān)鍵性的話,它表達(dá)了兩層意思:一是溫度的降低與升高的距離成正比;二是“溫度的降低與升高的距離成正比”的前提是“上升到12 為止”,故函數(shù)的定義域為 .
2、數(shù)學(xué)模型中的自變量的取值范圍,一方面要使數(shù)學(xué)關(guān)系式有意義,另一方面還必須滿足實際問題的意義.
例3 1980年我國人 均收入255美元,若到2000年人民生活達(dá)到小康水平,即人均收入為817美元,則年平均增長率是多少?若不低于此增長率遞增,則到2010年人均收入至少多少美元?
思路剖析 按平均增長率可求得逐年的人均收入,通過解方程可計算平均增長率.
解題示范 設(shè)年平均增長率為 ,則
1981年人均收入為25 5 ,
1982年人均收入為255 ,
……
2000年人均收入為 255 ,
依題意,得255 =817,
∴ = ,
用計算器算得 =0.06=6%.
設(shè)2010年人均收入為 美元,則 =255(1+6%)30,
用計算器算得 =1464(美元).
答:年平均增長率為6%,到2010年人均收入至少為1464美元.
回顧反思 在實際問題中,常常遇到有關(guān)平均增長率(如復(fù)利、人口增長率、產(chǎn)值增長率等)的問題,求解與平均增長率有關(guān)的實際應(yīng)用問題時,常要用到公式 ,其中N表示原來產(chǎn)值的基礎(chǔ)數(shù), 為平均增長率, 表示對應(yīng)于時間 的產(chǎn)值,此公式稱作復(fù)利公式,要掌握它的推導(dǎo)過程和實際應(yīng)用.當(dāng) 表示增長率時, >0;當(dāng)表示折舊率時, <0.
例4 某工廠今年1月、2月、3月生產(chǎn)某產(chǎn)品分別為1萬件、1.2萬件、1.3萬件,為估計以后每月的產(chǎn)量,以這三個月的產(chǎn)量為依據(jù),用一個函數(shù)模擬該產(chǎn)品的月產(chǎn)量 與月份 的關(guān)系,模擬函數(shù)可選用二次函數(shù)或 ( , , 為常數(shù)),已知四月份該產(chǎn)品的產(chǎn)量為1.37萬件,請問:用以上哪個函數(shù)作為模擬函數(shù)較好?請說明理由.
思路剖析 先利用待定系數(shù)法求出兩個函數(shù)的解析式,再進(jìn)行比較.
解題示范 設(shè)二次函數(shù)為 .
由已知得 ,
∴ .
對于函數(shù) ,
由已知得 ,
∴ .
當(dāng) =4時, ;
.
∴ , ,
∴ ,
∴選用函數(shù) 作模擬函數(shù)較好.
回顧反思 本題中,要弄清選擇哪個函數(shù)作為模擬函數(shù)“較好”的依據(jù)是什么?看 分別與四月份該產(chǎn)品的實際產(chǎn)量1.37萬件的誤差哪個小.
例5 已知某商品的價格每上漲 %,銷售的數(shù)量就減少 %,其中 為正常數(shù).
(1)當(dāng) 時,該商品的價格上漲多少時,就能使銷售的總金額最大?
(2)若適當(dāng)?shù)貪q價,能使銷售總金額增加,求 的取值范圍.
思路剖析 銷售總金額=商品定價 銷售數(shù)量.
解題示范 (1)設(shè)商品原定價為 ,賣出的數(shù)量為 ,則當(dāng)價格上漲 %時,
商品的定價為 ,銷售數(shù)量為 ,
∴銷售總金額為 ,
即 .
當(dāng) 時,
∴當(dāng) =50時, .
即該商品的價格上漲50%時,銷售總金額最大.
(2)∵二次函數(shù) 在 上遞增,在 上遞減,
∴要使適當(dāng)?shù)貪q價,能使銷售總金額增加,即當(dāng) >0時, 為增函數(shù),則 須且只需滿足
,
解得0< <1.
回顧反思 在求解第二問時要注意兩點:一是要理解“適當(dāng)?shù)貪q價,能使銷售總金額增加”在數(shù)學(xué)中的含義是什么?它表示當(dāng) >0時, 為增函數(shù),由此得到二次函數(shù)頂點的橫坐標(biāo)需滿足的條件;二是不要把“銷售總金額增加”錯誤地理解為“銷售總金額比原來增加”,以致產(chǎn)生下面的錯誤解法:
令 ,得 ,∴ ,
∴ ,∴ .
盡管答案一致,但純屬偶然.
【能力訓(xùn)練】
一、選擇題
1、我國工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值從1980年到2000年的20年間實現(xiàn)了翻兩番的目 標(biāo),若平均每年的增長率為 ,則()
A、 =4B、 =2C、 =3D、 =4
2、由于電子技術(shù)的飛速發(fā)展,計算機(jī)的成本不斷降低.若每隔5年計算機(jī)的價格降低 ,現(xiàn)在價格為8100元的計算機(jī)經(jīng)過15年,其價格可降為()
A、300元B、900元C、2400元D、3600元
3、某企業(yè)生產(chǎn)總值的月平均增長率為P,則年平均增長率為()
A、PB、P12C、(1+P)12D、(1+P)12-1
4、某商品零售價2002年比2001年上漲25%,欲控制2003年比2001年只上漲10%,則2003年應(yīng)比2002年降價()
A、15%B、12%C、10%D、5%
5、一名退休職工每年獲得一份醫(yī)療保障金,金額與他工作的年數(shù)的平方根成正比,如果多工作 年,他的保障金會比原有的多 元;如果多工作 年,他的保障金會比原來的多 元,那么他每年的保障金(用 表示)是()
A、 B、 C、 D、
二、填空題
6、有一塊長為20厘米,寬為12厘米的矩形鐵皮,將其四個角各截去一個邊長為 的小正方形,然后折成一個無蓋的盒子.則盒子的容積V與 的函數(shù)關(guān)系式是.
7、以半徑為R的半圓上任意一點P為頂點,直徑AB為底邊的ΔPAB的面積S與高PD= 之間的函數(shù)關(guān)系式是
8、儲油30 3的油桶,每分鐘流出 3的油,則桶內(nèi)剩余油量Q( 3)以流出時間為自變量的函數(shù)的定義域為
9、A、B兩地相距160 (A地在B地的正北方向),甲從A地以80 /s的速度向B行駛,乙從B地向正東方向以60 /s的 速度行駛.若甲、乙同時出發(fā),則它們之間的最小距離為
10、“中華人民共和國個人所得稅法”規(guī)定,薪金所得不超過800元的部分不必納稅,超過800元的部分為全月應(yīng)納稅所得額.此項稅款 按下表分段累計計算:
全月應(yīng)納稅所得額稅率
不超過500元的部分5%
超過500元至2000元部分10%
…………
則每月工資為1900元的工人每月應(yīng)納稅款元.
三、解答題
11、某超市為了獲取最大利潤做了一番試驗,若將進(jìn)貨單價為8元的商品按10元一件的價格出售時,每天可銷售60件,現(xiàn)在采用提高銷售價格減少進(jìn)貨量的辦法增加利潤,已知這種商品每漲1元,其銷售量就要減少10件,問該商品售價定為多少時才能賺得利潤最大?并求出最大利潤.
12、一根均勻的輕質(zhì)彈簧,已知在600N的拉力范圍內(nèi),其長度與所受拉力成一次函數(shù)關(guān)系,現(xiàn)測得當(dāng)它在100N的拉力作用下,長度為0.55 ,在300N拉力作用下長度為0.65,那么彈簧在不受拉力作用時,其自然長度是多少?
13、如圖,已知⊙O的半徑為R,由直徑AB的端點B作圓的切線,從圓周上任一點P引該切線的垂線,垂足為M, 連AP,設(shè)AP=
(1)寫出AP+2PM關(guān)于 的函數(shù)關(guān)系式 ;
(2)求此函數(shù)的最值.
14、在底邊BC=60,高AD=40的△ABC中作內(nèi)接矩形MNPQ.設(shè)矩形的面積為S,MN= ,寫出S與 之 間的 函數(shù)關(guān)系式,并求其定義域和值域.
15、某林場現(xiàn)有木材30000 3,如果每年平均增長5%,問大約經(jīng)過多少年木材可以增加到40000 3?
【素質(zhì)提高】
16、某房地產(chǎn)公司要在荒地ABCDE(如圖)上劃出
一塊長方形的地面修建一座公寓樓.問如何設(shè)計才能使
公寓樓地面的面積最大,并求出最大的面積.
17、在測量某物理量的過程當(dāng)中,因儀器和觀察
的誤差,使得 次測量分別得到 共 個數(shù)
據(jù).我們規(guī)定所測量的物理量的“最佳近似值 ”是
這樣一個量:與其它近似值比較, 與各數(shù)據(jù)的平方和最小.依此規(guī)定,從 推出 的值.
18、某工廠有一個容量為300噸的水塔,每天從早上6點起到晚上10點止供應(yīng)該廠的生產(chǎn)和生活用水,已知該廠生活用水為每小時10噸,工業(yè)用水量W(噸)與時間 (小時,且規(guī)定早上6點時 )的函數(shù)關(guān)系為W=100 .水塔的進(jìn)水量分為10級,第一級每小時進(jìn)水10噸,以后每提高一級,每小時進(jìn)水量就增加10噸.若某天水塔原有水100噸,在開始供水的同時打開進(jìn)水管,問進(jìn)水量選擇第幾級時,既能保證該廠的用水(水塔中水不空),又不會使水溢出?
2.6函數(shù)的應(yīng)用舉例
1、D2、C3、D4、B5、D6、 7、 8、[0,40]9、 10、8511、售價定為12元時可獲最大利潤160元12、0.50 13、(1) ;(2 )當(dāng) 時 ,當(dāng) 時 14、 ,定義域為{ 0< <60},值域為{S0
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