第十节函数模型及其应用
[知识能否忆起]
1.几种常见的函数模型
[小题能否全取]
1.(教材习题改编)f(x)=x2,g(x)=2x,h(x)=log2x,当x∈(4,+∞)时,对三个函数的增长速度进行比较,下列选项中正确的是()
A.f(x)>g(x)>h(x)
B.g(x)>f(x)>h(x)
C.g(x)>h(x)>f(x)
D.f(x)>h(x)>g(x)
答案:选B由图象知,当x∈(4,+∞)时,增长速度由大到小依次为g(x)>f(x)>h(x).2.一根蜡烛长20 cm,点燃后每小时燃烧5 cm,燃烧时剩下的高度h(cm)与燃烧时间t(h)的函数关系用图象表示为图中的()
解析:选B 由题意h =20-5t,0≤t ≤4.结合图象知应选B.
3.生产一定数量的商品的全部费用称为生产成本,某企业一个月生产某种商品x 万件时的生产成本为C (x )=1
2x 2+2x +20(万元).一万件售价是20万元,为获取最大利润,该企
业一个月应生产该商品数量为( )
A .36万件
B .18万件
C .22万件
D .9万件
解析:选B 利润L (x )=20x -C (x )=-1
2(x -18)2+142,当x =18时,L (x )有最大值.
4.一种产品的成本原为a 元,在今后的m 年内,计划使成本平均每年比上一年降低p %,成本
y
是经过年数
x (0 y =f (x )可写成 ___________________________. 解析:依题意有y =a (1-p %)x (0 5.有一批材料可以建成200 m 的围墙,如果用此材料在一边靠墙的地方 围成一块矩形场地,中间用同样的材料隔成三个面积相等的矩形(如图所示),则围成的矩形最大面积为______________.(围墙厚度不计) 解析:设矩形的长为x m ,宽为200-x 4 m ,则S =x ·200-x 4=14(-x 2+ 200x ).当x =100时,S max =2 500 m 2. 答案:2 500 m 2 1.解答函数应用题的一般步骤 (1)审题:弄清题意,分清条件和结论,理顺数量关系,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,利用数学知识,建立相应的数学模型; (3)求模:求解数学模型,得出数学结论; (4)还原:将数学问题还原为实际问题的意义. 以上过程用框图表示如下: 2.解函数应用题常见的错误 (1)不会将实际问题抽象转化为函数模型或转化不全面; (2)在求解过程中忽视实际问题对变量参数的限制条件. 典题导入 [例1] 为了保护环境,发展低碳经济,某单位在国家科研部门的支持下,进行技术攻关,采用了新工艺,把二氧化碳转化为一种可利用的化工产品.已知该单位每月的处理量最少为400吨,最多为600吨,月处理成本y (元)与月处理量x (吨)之间的函数关系可近似地表示为:y =1 2 x 2-200x +80 000,且每处理一吨二氧化碳得到可利用的化工产品价值为100元. 该单位每月能否获利?如果获利,求出最大利润;如果不获利,则国家至少需要补贴多少元才能使该单位不亏损? [自主解答] 设该单位每月获利为S , 则S =100x -y =100x -????12x 2 -200x +80 000 =-1 2x 2+300x -80 000 =-1 2(x -300)2-35 000, 因为400≤x ≤600, 所以当x =400时,S 有最大值-40 000. 故该单位不获利,需要国家每月至少补贴40 000元,才能不亏损. 由题悟法 1.在实际问题中,有很多问题的两变量之间的关系是一次函数模型,其增长特点是直线上升(自变量的系数大于0)或直线下降(自变量的系数小于0),对一次函数模型,主要是利 用一次函数的图象与单调性求解. 2.有些问题的两变量之间是二次函数关系,如面积问题、利润问题、产量问题等.对二次函数模型,一般是利用配方法并结合二次函数图象与单调性解决. 3.在解决一次函数、二次函数的应用问题时,一定要注意定义域. 以题试法 1.(2012·抚州质检)一块形状为直角三角形的铁皮,直角边长分别为40 cm 与60 cm ,现将它剪成一个矩形,并以此三角形的直角为矩形的一个角.问怎样剪,才能使剩下的残料最少? 解:如图,剪出的矩形为CDEF , 设CD =x ,CF =y , 则AF =40-y . ∵△AFE ∽△ACB ,∴AF AC =FE BC , 即 40-y 40=x 60 . ∴y =40-2 3x .剩下的残料面积为 S =12×60×40-x ·y =23x 2-40x +1 200 =2 3(x -30)2+600. ∵0 ∴当x =30时,S 取得最小值为600,这时y =20. ∴在边长60 cm 的直角边CB 上截CD =30 cm ,在边长为40 cm 的直角边AC 上截CF =20 cm 时,能使所剩残料最少. 典题导入 [例2] (2012·孝感统考)某公司生产一种产品,每年需投入固定成本0.5万元,此外每生产100件这样的产品,还需增加投入0.25万元,经市场调查知这种产品年需求量为500件,产品销售数量为t 件时,销售所得的收入为? ??? 0.05t -120 000t 2万元. (1)该公司这种产品的年生产量为x 件,生产并销售这种产品所得到的利润关于当年产量x 的函数为f (x ),求f (x ); (2)当该公司的年产量为多少件时,当年所获得的利润最大? [自主解答] (1)当0 19400x -1 2 , 当x >500时,f (x )=0.05×500-120 000×5002-????0.25×x 100+0.5=12-1 400 x , 故f (x )=??? -120 000x 2+19400x -12 ,0 400x ,x >500. (2)当0 32, 故当x =475时,f (x )max =34532 . 当x >500时,f (x )=12- 1400x <12-54=34432<34532 , 故当该公司的年产量为475件时,当年获得的利润最大. 由题悟法 1.很多实际问题中变量间的关系,不能用同一个关系式给出,而是由几个不同的关系式构成分段函数,如出租车票价与路程之间的关系,就是分段函数. 2.分段函数主要是每一段自变量变化所遵循的规律不同,可以先将其当作几个问题,将各段的变化规律分别找出来,再将其合到一起,要注意各段变量的范围,特别是端点值. 以题试法 2.某市居民自来水收费标准如下:每户每月用水不超过4吨时,每吨为1.80元,当用水超过4吨时,超过部分每吨3.00元.某月甲、乙两户共交水费y 元,已知甲、乙两户该月用水量分别为5x,3x (吨). (1)求y 关于x 的函数; (2)若甲、乙两户该月共交水费26.4元,分别求出甲、乙两户该月的用水量和水费. 解:(1)当甲的用水量不超过4吨时,即5x ≤4,乙的用水量也不超过4吨, y =1.8(5x +3x )=14.4x ; 当甲的用水量超过4吨,乙的用水量不超过4吨,即3x ≤4,且5x >4时, y =4×1.8+3x ×1.8+3(5x -4)=20.4x -4.8. 当乙的用水量超过4吨,即3x >4时, y =2×4×1.8+3×[(3x -4)+(5x -4)]=24x -9.6. 所以y =????? 14.4x ,0≤x ≤45 , 20.4x -4.8,45 3, 24x -9.6,x >43 . (2)由于y =f (x )在各段区间上均单调递增, 当x ∈????0,45时,y ≤f ????4 5<26.4; 当x ∈????45,43时,y ≤f ??? ?4 3<26.4; 当x ∈????4 3,+∞时,令24x -9.6=26.4, 解得x =1.5. 所以甲户用水量为5x =5×1.5=7.5吨, 付费S 1=4×1.8+3.5×3=17.70元; 乙户用水量为3x =4.5吨, 付费S 2=4×1.8+0.5×3=8.70元. 典题导入 [例3] (2012·广州模拟)一片森林原来面积为a ,计划每年砍伐一些树,且每年砍伐面积的百分比相等,当砍伐到面积的一半时,所用时间是10年,为保护生态环境,森林面积至少要保留原面积的14,已知到今年为止,森林剩余面积为原来的2 2 . (1)求每年砍伐面积的百分比; (2)到今年为止,该森林已砍伐了多少年? (3)今后最多还能砍伐多少年? [自主解答] (1)设每年降低的百分比为x (0 2, 解得x =1-????121 10. (2)设经过m 年剩余面积为原来的2 2 ,则 a (1-x )m = 2 2 a ,即????12m 10=????1212,m 10=12,解得m =5. 故到今年为止,已砍伐了5年. (3)设从今年开始,以后砍了n 年, 则n 年后剩余面积为2 2 a (1-x )n . 令 22a (1-x )n ≥14a ,即(1-x )n ≥24 , ????12n 10≥????1232,n 10≤32 ,解得n ≤15. 故今后最多还能砍伐15年. 由题悟法 增长率问题,在实际问题中常可以用指数函数模型y =N (1+p )x (其中N 是基础数,p 为增长率,x 为时间)和幂函数模型y =a (1+x )n (其中a 为基础数,x 为增长率,n 为时间)的形式.解题时,往往用到对数运算和开方运算,要注意用已知给定的值对应求解. 以题试法 3.某电脑公司2012年的各项经营收入中,经营电脑配件的收入为400万元,占全年经营总收入的40%.该公司预计2014年经营总收入要达到1 690万元,且计划从2012年到2014年,每年经营总收入的年增长率相同,2013年预计经营总收入为________万元. 解析:设年增长率为x ,则有40040%×(1+x )2=1 690,1+x =13 10 ,因此2013年预计经营总收入为40040%×1310 =1 300(万元). 答案:1 300 1.设甲、乙两地的距离为a (a >0),小王骑自行车以匀速从甲地到乙地用了20分钟,在乙地休息10分钟后,他又以匀速从乙地返回到甲地用了30分钟,则小王从出发到返回原地所经过的路程y 和其所用的时间x 的函数图象为( ) 解析:选D 注意到y 为“小王从出发到返回原地所经过的路程”而不是位移,用定性分析法不难得到答案为D. 2.(2012·湖北三校联考)某城市对一种售价为每件160元的商品征收附加税,税率为R %(即每销售100元征税R 元),若年销售量为? ???30-5 2R 万件,要使附加税不少于128万元, 则R 的取值范围是( ) A .[4,8] B .[6,10] C .[4%,8%] D .[6%,100%] 解析:选A 根据题意得,要使附加税不少于128万元,需????30-5 2R ×160×R %≥128,整理得R 2-12R +32≤0,解得4≤R ≤8,即R ∈[4,8]. 3.由于电子技术的飞速发展,计算机的成本不断降低,若每隔5年计算机的价格降低1 3, 现在价格为8 100元的计算机经过15年的价格应降为( ) A .2 000元 B .2 400元 C .2 800元 D .3 000元 解析:选B 设经过3个5年,产品价格为y 元,则y =8 100×????1-1 33=2 400. 4.(2013·温州月考)某电信公司推出两种手机收费方式:A 种方式是 月租20元,B 种方式是月租0元.一个月的本地网内打出电话时间t (分钟)与打出电话费s (元)的函数关系如图,当打出电话150分钟时,这两种方式电话费相差( ) A .10元 B .20元 C .30元 D.40 3 元 解析:选A 依题意可设s A (t )=20+kt ,s B (t )=mt ,又s A (100)=s B (100),∴100k +20=100m ,得k -m =-0.2. 于是s A (150)-s B (150)=20+150k -150m =20+150×(-0.2)=-10,即两种方式电话费相差10元. 5.某电视新产品投放市场后第一个月销售100台,第二个月销售200台,第三个月销售400台,第四个月销售790台,则下列函数模型中能较好地反映销量y 与投放市场的月数x 之间关系的是( ) A .y =100x B .y =50x 2-50x +100 C .y =50×2x D .y =100log 2x +100 解析:选C 根据函数模型的增长差异和题目中的数据可知,应为指数型函数模型. 6.(2013·长春联合测试)某位股民购进某支股票,在接下来的交易时间内,他的这支股票先经历了n 次涨停(每次上涨10%),又经历了n 次跌停(每次下跌10%),则该股民这支股票的盈亏情况(不考虑其他费用)为( ) A .略有盈利 B .略有亏损 C .没有盈利也没有亏损 D .无法判断盈亏情况 解析:选B 设该股民购这支股票的价格为a ,则经历n 次涨停后的价格为a (1+10%)n