还剩14页未读,
继续阅读
所属成套资源:2020高考人教通用版理科数学新增分一轮讲义
成套系列资料,整套一键下载
2020版高考数学(理)新增分大一轮人教通用版讲义:第二章 函数概念与基本初等函数Ⅰ2.9
展开
§2.9 函数模型及其应用
最新考纲
考情考向分析
1.了解指数函数、对数函数、幂函数的增长特征,结合具体实例体会直线上升、指数增长、对数增长等不同函数类型增长的含义.
2.了解函数模型(如指数函数、对数函数、幂函数、分段函数等在社会生活中普遍使用的函数模型)的广泛应用.
考查根据实际问题建立函数模型解决问题的能力,常与函数图象、单调性、最值及方程、不等式交汇命题,题型以解答题为主,中高档难度.
1.几类函数模型
函数模型
函数解析式
一次函数模型
f(x)=ax+b(a,b为常数,a≠0)
反比例函数模型
f(x)=+b(k,b为常数且k≠0)
二次函数模型
f(x)=ax2+bx+c(a,b,c为常数,a≠0)
指数函数模型
f(x)=bax+c(a,b,c为常数,b≠0,a>0且a≠1)
对数函数模型
f(x)=blogax+c(a,b,c为常数,b≠0,a>0且a≠1)
幂函数模型
f(x)=axn+b (a,b为常数,a≠0)
2.三种函数模型的性质
函数
性质
y=ax(a>1)
y=logax(a>1)
y=xn(n>0)
在(0,+∞)上的增减性
单调递增
单调递增
单调递增
增长速度
越来越快
越来越慢
相对平稳
图象的变化
随x的增大逐渐表现为与y轴平行
随x的增大逐渐表现为与x轴平行
随n值变化而各有不同
值的比较
存在一个x0,当x>x0时,有logax
概念方法微思考
请用框图概括解函数应用题的一般步骤.
提示 解函数应用题的步骤
题组一 思考辨析
1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)
(1)某种商品进价为每件100元,按进价增加10%出售,后因库存积压降价,若按九折出售,则每件还能获利.( × )
(2)函数y=2x的函数值比y=x2的函数值大.( × )
(3)不存在x0,使
(4)“指数爆炸”是指数型函数y=a·bx+c(a≠0,b>0,b≠1)增长速度越来越快的形象比喻.( × )
题组二 教材改编
2.某工厂一年中各月份的收入、支出情况的统计图如图所示,则下列说法中错误的是( )
A.收入最高值与收入最低值的比是3∶1
B.结余最高的月份是7月
C.1至2月份的收入的变化率与4至5月份的收入的变化率相同
D.前6个月的平均收入为40万元
答案 D
解析 由题图可知,收入最高值为90万元,收入最低值为30万元,其比是3∶1,故A正确;由题图可知,7月份的结余最高,为80-20=60(万元),故B正确;由题图可知,1至2月份的收入的变化率与4至5月份的收入的变化率相同,故C正确;由题图可知,前6个月的平均收入为×(40+60+30+30+50+60)=45(万元),故D错误.
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)=x2+2x+20(万元).一万件售价为20万元,为获取更大利润,该企业一个月应生产该商品数量为______万件.
答案 18
解析 利润L(x)=20x-C(x)=-(x-18)2+142,
当x=18时,L(x)有最大值.
4.用长度为24的材料围一矩形场地,中间加两道隔墙,要使矩形的面积最大,则隔墙的长度为________.
答案 3
解析 设隔墙的长度为x(0
则y=x×=2x(6-x)=-2(x-3)2+18,
∴当x=3时,y最大.
5.一枚炮弹被发射后,其升空高度h与时间t的函数关系为h=130t-5t2,则该函数的定义域是__________.
答案 [0,26]
解析 令h≥0,解得0≤t≤26,故所求定义域为[0,26].
题组三 易错自纠
6.某市生产总值连续两年持续增加.第一年的增长率为p,第二年的增长率为q,则该市这两年生产总值的年平均增长率为____________.
答案 -1
解析 设年平均增长率为x,则(1+x)2=(1+p)(1+q),
∴x=-1.
7.已知某种动物繁殖量y(只)与时间x(年)的关系为y=alog3(x+1),设这种动物第2年有100只,到第8年它们发展到________只.
答案 200
解析 由题意知100=alog3(2+1),
∴a=100,∴y=100log3(x+1).
当x=8时,y=100log39=200.
题型一 用函数图象刻画变化过程
1.高为H,满缸水量为V的鱼缸的轴截面如图所示,其底部破了一个小洞,满缸水从洞中流出,若鱼缸水深为h时水的体积为v,则函数v=f(h)的大致图象是( )
答案 B
解析 v=f(h)是增函数,且曲线的斜率应该是先变大后变小,故选B.
2.(2018·呼和浩特联考)设甲、乙两地的距离为a(a>0),小王骑自行车匀速从甲地到乙地用了20分钟,在乙地休息10分钟后,他又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( )
答案 D
解析 y为“小王从出发到返回原地所经过的路程”而不是位移,故排除A,C.又因为小王在乙地休息10分钟,故排除B,故选D.
3.汽车的“燃油效率”是指汽车每消耗1升汽油行驶的里程.下图描述了甲、乙、丙三辆汽车在不同速度下的燃油效率情况.下列叙述中正确的是( )
A.消耗1升汽油,乙车最多可行驶5千米
B.以相同速度行驶相同路程,三辆车中,甲车消耗汽油量最多
C.甲车以80千米/时的速度行驶1小时,消耗10升汽油
D.某城市机动车最高限速80千米/时,相同条件下,在该市用丙车比用乙车更省油
答案 D
解析 根据图象所给数据,逐个验证选项.
根据图象知,当行驶速度大于40千米/时时,消耗1升汽油,乙车最多行驶里程大于5千米,故选项A错;以相同速度行驶时,甲车燃油效率最高,因此以相同速度行驶相同路程时,甲车消耗汽油最少,故选项B错;甲车以80千米/时的速度行驶时燃油效率为10千米/升,行驶1小时,里程为80千米,消耗8升汽油,故选项C错;最高限速80千米/时,丙车的燃油效率比乙车高,因此相同条件下,在该市用丙车比用乙车更省油,故选项D对.
思维升华 判断函数图象与实际问题变化过程相吻合的两种方法
(1)构建函数模型法:当根据题意易构建函数模型时,先建立函数模型,再结合模型选图象.
(2)验证法:根据实际问题中两变量的变化快慢等特点,结合图象的变化趋势,验证是否吻合,从中排除不符合实际的情况,选择出符合实际情况的答案.
题型二 已知函数模型的实际问题
例1 (1)加工爆米花时,爆开且不糊的粒数占加工总粒数的百分比称为“可食用率”.在特定条件下,可食用率p与加工时间t(单位:分钟)满足函数关系p=at2+bt+c(a,b,c是常数),如图记录了三次实验的数据.根据上述函数模型和实验数据,可以得到最佳加工时间为________分钟.
答案 3.75
解析 根据图表,把(t,p)的三组数据(3,0.7),(4,0.8),(5,0.5)分别代入函数关系式,
联立方程组得
消去c化简得解得
所以p=-0.2t2+1.5t-2=-+-2=-2+,所以当t==3.75时,p取得最大值,即最佳加工时间为3.75分钟.
(2)某商场从生产厂家以每件20元的价格购进一批商品,若该商品零售价定为p元,销售量为Q件,则销售量Q(单位:件)与零售价p(单位:元)有如下关系:Q=8 300-170p-p2,则最大毛利润为(毛利润=销售收入-进货支出)( )
A.30元 B.60元
C.28 000元 D.23 000元
答案 D
解析 设毛利润为L(p)元,则由题意知
L(p)=pQ-20Q=Q(p-20)
=(8 300-170p-p2)(p-20)
=-p3-150p2+11 700p-166 000,
所以L′(p)=-3p2-300p+11 700.
令L′(p)=0,解得p=30或p=-130(舍去).
当p∈(0,30)时,L′(p)>0,当p∈(30,+∞)时,L′(p)<0,故L(p)在p=30时取得极大值,即最大值,且最大值为L(30)=23 000.
思维升华 求解所给函数模型解决实际问题的关注点
(1)认清所给函数模型,弄清哪些量为待定系数.
(2)根据已知利用待定系数法,确定模型中的待定系数.
(3)利用该模型求解实际问题.
跟踪训练1 (1)拟定甲、乙两地通话m分钟的电话费(单位:元)由f(m)=1.06(0.5[m]+1)给出,其中m>0,[m]是不超过m的最大整数(如[3]=3,[3.7]=3,[3.1]=3),则甲、乙两地通话6.5分钟的电话费为______元.
答案 4.24
解析 ∵m=6.5,∴[m]=6,
则f(6.5)=1.06×(0.5×6+1)=4.24.
(2)某工厂生产某种产品固定成本为2 000万元,并且每生产一单位产品,成本增加10万元.又知总收入K是单位产品数Q的函数,K(Q)=40Q-Q2,则总利润L(Q)的最大值是________万元.
答案 2 500
解析 L(Q)=40Q-Q2-10Q-2 000
=-Q2+30Q-2 000=-(Q-300)2+2 500.
则当Q=300时,L(Q)的最大值为2 500万元.
题型三 构建函数模型的实际问题
命题点1 构造一次函数、二次函数模型
例2 (1)某航空公司规定,乘飞机所携带行李的质量x(kg)与其运费y(元)之间的关系由如图所示的一次函数图象确定,那么乘客可免费携带行李的质量最大为______kg.
答案 19
解析 由图象可求得一次函数的解析式为y=30x-570,令30x-570=0,解得x=19.
(2)在某种新型材料的研制中,实验人员获得了下列一组实验数据,现准备用下列四个函数中的一个近似地表示这些数据的规律,其中最接近的一个是( )
x
1.992
3
4
5.15
6.126
y
1.517
4.041 8
7.5
12
18.01
A.y=2x-2 B.y=(x2-1)
C.y=log2x D.y=
答案 B
解析 由题中表可知函数在(0,+∞)上是增函数,且y的变化随x的增大而增大的越来越快,分析选项可知B符合,故选B.
命题点2 构造指数函数、对数函数模型
例3 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,已知到今年为止,森林剩余面积为原来的.
(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?
解 (1)设每年降低的百分比为x(0
则a(1-x)10=a,即(1-x)10=,
解得x=1-.
(2)设经过m年剩余面积为原来的,
则a(1-x)m=a,即=,
即=,解得m=5.
故到今年为止,该森林已砍伐了5年.
引申探究
若本例的条件不变,试计算:今后最多还能砍伐多少年?
解 设从今年开始,以后砍了n年,
则n年后剩余面积为a(1-x)n.
令a(1-x)n≥a,即(1-x)n≥,
≥,即≤,解得n≤15.
故今后最多还能砍伐15年.
命题点3 构造y=x+(a>0)型函数
例4 (1)某汽车运输公司购买了一批豪华大客车投入营运,据市场分析,每辆客车营运的总利润y(万元)与营运年数x的关系如图所示(抛物线的一段),则为使其营运年平均利润最大,每辆客车营运年数为________.
答案 5
解析 根据图象求得y=-(x-6)2+11,
∴年平均利润=12-,
∵x+≥10,当且仅当x=5时等号成立.
∴要使平均利润最大,客车营运年数为5.
(2)某地区要建造一条防洪堤,其横断面为等腰梯形,腰与底边夹角为60°(如图),考虑防洪堤坚固性及石块用料等因素,设计其横断面要求面积为9 平方米,且高度不低于 米.记防洪堤横断面的腰长为x米,外周长(梯形的上底线段BC与两腰长的和)为y米.要使防洪堤的上面与两侧面的水泥用料最省(即横断面的外周长最小),则防洪堤的腰长x=________米.
答案 2
解析 由题意可得BC=-(2≤x<6),
∴y=+≥2=6.
当且仅当=(2≤x<6),即x=2时等号成立.
命题点4 构造分段函数模型
例5 已知某公司生产某款手机的年固定成本为40万美元,每生产1万只还需另投入16万美元.设该公司一年内共生产该款手机x万只并全部销售完,每万只的销售收入为R(x)万美元,且R(x)=
(1)写出年利润W(万美元)关于年产量x(万只)的函数解析式;
(2)当年产量为多少万只时,该公司在该款手机的生产中所获得的年利润最大?并求出最大年利润.
解 (1)当0
W=xR(x)-(16x+40)=-6x2+384x-40,
当x>40时,
W=xR(x)-(16x+40)=--16x+7 360.
所以W=
(2)①当0
所以Wmax=W(32)=6 104;
②当x>40时,W=--16x+7 360,
由于+16x≥2=1 600,
当且仅当=16x,即x=50∈(40,+∞)时,取等号,
所以W取最大值5 760.
综合①②,当年产量为32万只时,W取最大值6 104万美元.
思维升华 构建数学模型解决实际问题,要正确理解题意,分清条件和结论,理顺数量关系,将文字语言转化成数学语言,建立适当的函数模型,求解过程中不要忽略实际问题对变量的限制.
跟踪训练2 (1)某化工厂生产一种溶液,按市场要求杂质含量不超过0.1%,若初时含杂质2%,每过滤一次可使杂质含量减少,至少应过滤________次才能达到市场要求.(参考数据:
lg 2≈0.301 0,lg 3≈0.477 1)
答案 8
解析 设至少过滤n次才能达到市场要求,
则2%n≤0.1%,即n≤,
所以nlg ≤-1-lg 2,所以n≥7.39,所以n=8.
(2)大学毕业生小赵想开一家服装专卖店,经过预算,该门面需要装修费为20 000元,每天需要房租、水电等费用100元,受经营信誉度、销售季节等因素的影响,专卖店销售总收益R(元)与门面经营天数x的关系是R(x)=则当总利润最大时,该门面经营的天数是________.
答案 300
解析 由题意,总利润
y=
当0≤x≤400时,y=-(x-300)2+25 000,
所以当x=300时,ymax=25 000;
当x>400时,y=60 000-100x<20 000.
综上,当门面经营的天数为300时,总利润最大为25 000元.
用数学模型求解实际问题
数学抽象是指舍去事物的一切物理属性,得到数学研究对象的思维过程,主要包括从数量,图形关系中抽象出数学概念,并且用数学符号和术语予以表征.
例 (1)调查表明,酒后驾驶是导致交通事故的主要原因,交通法规规定,驾驶员在驾驶机动车时血液中酒精含量不得超过0.2 mg/mL.某人喝酒后,其血液中酒精含量将上升到3 mg/mL,在停止喝酒后,血液中酒精含量以每小时50%的速度减少,则至少经过________小时他才可以驾驶机动车.(精确到小时)
答案 4
解析 设n小时后他才可以驾驶机动车,由题意得3(1-0.5)n≤0.2,即2n≥15,故至少经过4小时他才可以驾驶机动车.
(2)已知某房地产公司计划出租70套相同的公寓房.当每套房月租金定为3 000元时,这70套公寓房能全部租出去;当月租金每增加50元时(设月租金均为50元的整数倍),就会多一套房子不能出租.设已出租的每套房子每月需要公司花费100元的日常维修等费用(设没有出租的房子不需要花这些费用),则要使公司获得最大利润,每套房月租金应定为________元.
答案 3 300
解析 设利润为y元,租金定为3 000+50x(0≤x≤70,x∈N)元.则y=(3 000+50x)(70-x)-100(70-x)=(2 900+50x)(70-x)=50(58+x)(70-x)≤502,当且仅当58+x=70-x,即x=6时,等号成立,故每月租金定为3 000+300=3 300(元)时,公司获得最大利润.
素养提升 例题中通过用字母表示变量,将酒后驾车时间抽象为不等式问题,将租房最大利润抽象为函数的最值问题.
1.某工厂6年来生产某种产品的情况是:前3年年产量的增长速度越来越快,后3年年产量保持不变,则该厂6年来这种产品的总产量C与时间t(年)的函数关系图象正确的是( )
答案 A
解析 前3年年产量的增长速度越来越快,说明呈高速增长,只有A,C图象符合要求,而后3年年产量保持不变,故选A.
2.某辆汽车每次加油都把油箱加满,下表记录了该车相邻两次加油时的情况.
加油时间
加油量(升)
加油时的累计里程(千米)
2018年5月1日
12
35 000
2018年5月15日
48
35 600
注:“累计里程”指汽车从出厂开始累计行驶的路程.
在这段时间内,该车每100千米平均耗油量为( )
A.6升 B.8升 C.10升 D.12升
答案 B
解析 5月1日到5月15日,汽车行驶了35 600-35 000=600(千米),实际耗油48升,所以该车每100千米平均耗油量为=8(升).
3.(2018·大同模拟)将进货单价为80元的商品按90元一个出售时,能卖出400个,已知这种商品每涨价1元,其销售量就要减少20个,为了赚得最大利润,每个售价应定为( )
A.85元 B.90元 C.95元 D.100元
答案 C
解析 设每个售价定为x元,则利润y=(x-80)[400-(x-90)·20]=-20·[(x-95)2-225],
∴当x=95时,y最大.
4.国家规定某行业征税如下:年收入在280万元及以下的税率为p%,超过280万元的部分按(p+2)%征税,有一公司的实际缴税比例为(p+0.25)%,则该公司的年收入是( )
A.560万元 B.420万元
C.350万元 D.320万元
答案 D
解析 设该公司的年收入为x万元(x>280),则有=(p+0.25)%,
解得x=320.故该公司的年收入为320万元.
5.某大型民企为激励创新,计划逐年加大研发资金投入.若该民企2016年全年投入研发资金130万元,在此基础上,每年投入的研发资金比上一年增长12%,则该民企全年投入的研发资金开始超过200万元的年份是(参考数据:lg 1.12≈0.05,lg 1.3≈0.11,lg 2≈0.30)( )
A.2017年 B.2018年 C.2019年 D.2020年
答案 D
解析 设从2016年起,过了n(n∈N+)年该民企全年投入的研发资金超过200万元,则130×(1+12%)n≥200,则n≥≈=3.8,由题意取n=4,则n+2 016=2 020.故选D.
6.某单位为鼓励职工节约用水,作出了以下规定:每位职工每月用水不超过10 m3的,按每立方米m元收费;用水超过10 m3的,超过部分加倍收费.某职工某月缴水费16m元,则该职工这个月实际用水为( )
A.13 m3 B.14 m3 C.18 m3 D.26 m3
答案 A
解析 设该职工用水x m3时,缴纳的水费为y元,由题意得y=
则10m+(x-10)·2m=16m,解得x=13.
7.某食品的保鲜时间y(单位:小时)与储藏温度x(单位:℃)满足函数关系y=ekx+b(e=2.718…为自然对数的底数,k,b为常数).若该食品在0 ℃的保鲜时间是192小时,在22 ℃的保鲜时间是48小时,则该食品在33 ℃的保鲜时间是________小时.
答案 24
解析 由题意得∴e22k==,
∴e11k=,∴x=33时,y=e33k+b=(e11k)3·eb=3·192=×192=24(小时).
8.(2018·湖北八校联考)某人根据经验绘制了2018年春节前后,从12月21日至1月7日自己种植的西红柿的销售量y(千克)随时间x(天)变化的函数图象,如图所示,则此人在12月26日大约卖出了西红柿________千克.
答案
解析 前10天满足一次函数关系,设为y=kx+b(k≠0),将点(1,10)和点(10,30)代入函数解析式得
解得k=,b=,所以y=x+,
则当x=6时,y=.
9.在如图所示的锐角三角形空地中,欲建一个面积最大的内接矩形花园(阴影部分),则其边长x为________m.
答案 20
解析 设内接矩形另一边长为y m,
则由相似三角形性质可得=,
解得y=40-x,
所以面积S=x(40-x)=-x2+40x
=-(x-20)2+400(0
所以当x=20时,Smax=400.
10.“好酒也怕巷子深”,许多著名品牌是通过广告宣传进入消费者视线的.已知某品牌商品广告销售的收入R与广告费A之间满足关系R=a(a为常数),广告效应为D=a-A.那么精明的商人为了取得最大的广告效应,投入的广告费应为________.(用常数a表示)
答案 a2
解析 令t=(t≥0),则A=t2,
∴D=at-t2=-2+a2,
∴当t=a,即A=a2时,D取得最大值.
11.某市用37辆汽车往灾区运送一批救灾物资,假设以v km/h的速度直达灾区,已知某市到灾区公路线长400 km,为了安全起见,两辆汽车的间距不得小于2 km,那么这批物资全部到达灾区的最少时间是______ h.(车身长度不计)
答案 12
解析 设全部物资到达灾区所需时间为t h,由题意可知,t相当于最后一辆车行驶了 km所用的时间,因此,t=≥12,
当且仅当=,即v=时取“=”.
故这些汽车以 km/h的速度匀速行驶时,所需时间最少,最少时间为12 h.
12.某书商为提高某套丛书的销售量,准备举办一场展销会.据市场调查,当每套丛书售价定为x元时,销售量可达到(15-0.1x)万套.现出版社为配合该书商的活动,决定进行价格改革,将每套丛书的供货价格分成固定价格和浮动价格两部分,其中固定价格为30元,浮动价格(单位:元)与销售量(单位:万套)成反比,比例系数为10.假设不计其他成本,即销售每套丛书的利润=售价-供货价格,问:
(1)每套丛书售价定为100元时,书商能获得的总利润是多少万元?
(2)每套丛书售价定为多少元时,单套丛书的利润最大?
解 (1)每套丛书售价定为100元时,销售量为15-0.1×100=5(万套),此时每套供货价格为30+=32(元),书商所获得的总利润为5×(100-32)=340(万元).
(2)每套丛书售价定为x元时,由
解得0
依题意,单套丛书利润
P=x-=x--30,
所以P=-+120.
因为00,
则(150-x)+
≥2=2×10=20,
当且仅当150-x=,
即x=140时等号成立,此时,Pmax=-20+120=100.
所以每套丛书售价定为140元时,单套丛书的利润最大,最大值为100元.
13.一艘轮船在匀速行驶过程中每小时的燃料费与速度v的平方成正比,且比例系数为k,除燃料费外其他费用为每小时96元.当速度为10海里/时时,每小时的燃料费是6元.若匀速行驶10海里,当这艘轮船的速度为________海里/时时,总费用最小.
答案 40
解析 设每小时的总费用为y元,
则y=kv2+96,又当v=10时,k×102=6,
解得k=0.06,
所以每小时的总费用y=0.06v2+96,匀速行驶10海里所用的时间为 小时,故总费用为W=y=(0.06v2+96)=0.6v+≥2=48,
当且仅当0.6v=,即v=40时等号成立.
故总费用最小时轮船的速度为40海里/时.
14.商家通常依据“乐观系数准则”确定商品销售价格,即根据商品的最低销售限价a,最高销售限价b(b>a)以及实数x(0
答案
解析 由题意得x=,(c-a)2=(b-c)(b-a),
∵b-c=(b-a)-(c-a),
∴(c-a)2=(b-a)2-(b-a)(c-a),
两边同除以(b-a)2,得x2+x-1=0,
解得x=.∵0
15.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(单位:min)后的温度是T,则T-Ta=(T0-Ta),其中Ta称为环境温度,h称为半衰期.现有一杯用85 ℃热水冲的速溶咖啡,放在21 ℃的房间中,如果咖啡降到37 ℃需要16 min,那么这杯咖啡要从37 ℃降到29 ℃,还需要________ min.
答案 8
解析 由题意知Ta=21 ℃.
令T0=85 ℃,T=37 ℃,
得37-21=(85-21)·,∴h=8.
令T0=37 ℃,T=29 ℃,则29-21=(37-21)·,∴t=8.
16.某禁毒机构测定,某种毒品服用后每毫升血液中的含毒量y(微克)与时间t(小时)之间近似满足如图所示的曲线.
(1)写出服用毒品后y与t之间的函数关系式;
(2)据进一步测定,每毫升血液中含毒量不少于0.50微克时会有重度躁动状态,求服用毒品后重度躁动状态的持续时间.
解 (1)由题中图象,设y=
当t=1时,由y=4,得k=4;
由1-a=4,得a=3.所以y=
(2)由y≥0.50,得或
解得≤t≤4,因此服用毒品后重度躁动状态持续
4-=(小时).
最新考纲
考情考向分析
1.了解指数函数、对数函数、幂函数的增长特征,结合具体实例体会直线上升、指数增长、对数增长等不同函数类型增长的含义.
2.了解函数模型(如指数函数、对数函数、幂函数、分段函数等在社会生活中普遍使用的函数模型)的广泛应用.
考查根据实际问题建立函数模型解决问题的能力,常与函数图象、单调性、最值及方程、不等式交汇命题,题型以解答题为主,中高档难度.
1.几类函数模型
函数模型
函数解析式
一次函数模型
f(x)=ax+b(a,b为常数,a≠0)
反比例函数模型
f(x)=+b(k,b为常数且k≠0)
二次函数模型
f(x)=ax2+bx+c(a,b,c为常数,a≠0)
指数函数模型
f(x)=bax+c(a,b,c为常数,b≠0,a>0且a≠1)
对数函数模型
f(x)=blogax+c(a,b,c为常数,b≠0,a>0且a≠1)
幂函数模型
f(x)=axn+b (a,b为常数,a≠0)
2.三种函数模型的性质
函数
性质
y=ax(a>1)
y=logax(a>1)
y=xn(n>0)
在(0,+∞)上的增减性
单调递增
单调递增
单调递增
增长速度
越来越快
越来越慢
相对平稳
图象的变化
随x的增大逐渐表现为与y轴平行
随x的增大逐渐表现为与x轴平行
随n值变化而各有不同
值的比较
存在一个x0,当x>x0时,有logax
概念方法微思考
请用框图概括解函数应用题的一般步骤.
提示 解函数应用题的步骤
题组一 思考辨析
1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)
(1)某种商品进价为每件100元,按进价增加10%出售,后因库存积压降价,若按九折出售,则每件还能获利.( × )
(2)函数y=2x的函数值比y=x2的函数值大.( × )
(3)不存在x0,使
题组二 教材改编
2.某工厂一年中各月份的收入、支出情况的统计图如图所示,则下列说法中错误的是( )
A.收入最高值与收入最低值的比是3∶1
B.结余最高的月份是7月
C.1至2月份的收入的变化率与4至5月份的收入的变化率相同
D.前6个月的平均收入为40万元
答案 D
解析 由题图可知,收入最高值为90万元,收入最低值为30万元,其比是3∶1,故A正确;由题图可知,7月份的结余最高,为80-20=60(万元),故B正确;由题图可知,1至2月份的收入的变化率与4至5月份的收入的变化率相同,故C正确;由题图可知,前6个月的平均收入为×(40+60+30+30+50+60)=45(万元),故D错误.
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)=x2+2x+20(万元).一万件售价为20万元,为获取更大利润,该企业一个月应生产该商品数量为______万件.
答案 18
解析 利润L(x)=20x-C(x)=-(x-18)2+142,
当x=18时,L(x)有最大值.
4.用长度为24的材料围一矩形场地,中间加两道隔墙,要使矩形的面积最大,则隔墙的长度为________.
答案 3
解析 设隔墙的长度为x(0
∴当x=3时,y最大.
5.一枚炮弹被发射后,其升空高度h与时间t的函数关系为h=130t-5t2,则该函数的定义域是__________.
答案 [0,26]
解析 令h≥0,解得0≤t≤26,故所求定义域为[0,26].
题组三 易错自纠
6.某市生产总值连续两年持续增加.第一年的增长率为p,第二年的增长率为q,则该市这两年生产总值的年平均增长率为____________.
答案 -1
解析 设年平均增长率为x,则(1+x)2=(1+p)(1+q),
∴x=-1.
7.已知某种动物繁殖量y(只)与时间x(年)的关系为y=alog3(x+1),设这种动物第2年有100只,到第8年它们发展到________只.
答案 200
解析 由题意知100=alog3(2+1),
∴a=100,∴y=100log3(x+1).
当x=8时,y=100log39=200.
题型一 用函数图象刻画变化过程
1.高为H,满缸水量为V的鱼缸的轴截面如图所示,其底部破了一个小洞,满缸水从洞中流出,若鱼缸水深为h时水的体积为v,则函数v=f(h)的大致图象是( )
答案 B
解析 v=f(h)是增函数,且曲线的斜率应该是先变大后变小,故选B.
2.(2018·呼和浩特联考)设甲、乙两地的距离为a(a>0),小王骑自行车匀速从甲地到乙地用了20分钟,在乙地休息10分钟后,他又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( )
答案 D
解析 y为“小王从出发到返回原地所经过的路程”而不是位移,故排除A,C.又因为小王在乙地休息10分钟,故排除B,故选D.
3.汽车的“燃油效率”是指汽车每消耗1升汽油行驶的里程.下图描述了甲、乙、丙三辆汽车在不同速度下的燃油效率情况.下列叙述中正确的是( )
A.消耗1升汽油,乙车最多可行驶5千米
B.以相同速度行驶相同路程,三辆车中,甲车消耗汽油量最多
C.甲车以80千米/时的速度行驶1小时,消耗10升汽油
D.某城市机动车最高限速80千米/时,相同条件下,在该市用丙车比用乙车更省油
答案 D
解析 根据图象所给数据,逐个验证选项.
根据图象知,当行驶速度大于40千米/时时,消耗1升汽油,乙车最多行驶里程大于5千米,故选项A错;以相同速度行驶时,甲车燃油效率最高,因此以相同速度行驶相同路程时,甲车消耗汽油最少,故选项B错;甲车以80千米/时的速度行驶时燃油效率为10千米/升,行驶1小时,里程为80千米,消耗8升汽油,故选项C错;最高限速80千米/时,丙车的燃油效率比乙车高,因此相同条件下,在该市用丙车比用乙车更省油,故选项D对.
思维升华 判断函数图象与实际问题变化过程相吻合的两种方法
(1)构建函数模型法:当根据题意易构建函数模型时,先建立函数模型,再结合模型选图象.
(2)验证法:根据实际问题中两变量的变化快慢等特点,结合图象的变化趋势,验证是否吻合,从中排除不符合实际的情况,选择出符合实际情况的答案.
题型二 已知函数模型的实际问题
例1 (1)加工爆米花时,爆开且不糊的粒数占加工总粒数的百分比称为“可食用率”.在特定条件下,可食用率p与加工时间t(单位:分钟)满足函数关系p=at2+bt+c(a,b,c是常数),如图记录了三次实验的数据.根据上述函数模型和实验数据,可以得到最佳加工时间为________分钟.
答案 3.75
解析 根据图表,把(t,p)的三组数据(3,0.7),(4,0.8),(5,0.5)分别代入函数关系式,
联立方程组得
消去c化简得解得
所以p=-0.2t2+1.5t-2=-+-2=-2+,所以当t==3.75时,p取得最大值,即最佳加工时间为3.75分钟.
(2)某商场从生产厂家以每件20元的价格购进一批商品,若该商品零售价定为p元,销售量为Q件,则销售量Q(单位:件)与零售价p(单位:元)有如下关系:Q=8 300-170p-p2,则最大毛利润为(毛利润=销售收入-进货支出)( )
A.30元 B.60元
C.28 000元 D.23 000元
答案 D
解析 设毛利润为L(p)元,则由题意知
L(p)=pQ-20Q=Q(p-20)
=(8 300-170p-p2)(p-20)
=-p3-150p2+11 700p-166 000,
所以L′(p)=-3p2-300p+11 700.
令L′(p)=0,解得p=30或p=-130(舍去).
当p∈(0,30)时,L′(p)>0,当p∈(30,+∞)时,L′(p)<0,故L(p)在p=30时取得极大值,即最大值,且最大值为L(30)=23 000.
思维升华 求解所给函数模型解决实际问题的关注点
(1)认清所给函数模型,弄清哪些量为待定系数.
(2)根据已知利用待定系数法,确定模型中的待定系数.
(3)利用该模型求解实际问题.
跟踪训练1 (1)拟定甲、乙两地通话m分钟的电话费(单位:元)由f(m)=1.06(0.5[m]+1)给出,其中m>0,[m]是不超过m的最大整数(如[3]=3,[3.7]=3,[3.1]=3),则甲、乙两地通话6.5分钟的电话费为______元.
答案 4.24
解析 ∵m=6.5,∴[m]=6,
则f(6.5)=1.06×(0.5×6+1)=4.24.
(2)某工厂生产某种产品固定成本为2 000万元,并且每生产一单位产品,成本增加10万元.又知总收入K是单位产品数Q的函数,K(Q)=40Q-Q2,则总利润L(Q)的最大值是________万元.
答案 2 500
解析 L(Q)=40Q-Q2-10Q-2 000
=-Q2+30Q-2 000=-(Q-300)2+2 500.
则当Q=300时,L(Q)的最大值为2 500万元.
题型三 构建函数模型的实际问题
命题点1 构造一次函数、二次函数模型
例2 (1)某航空公司规定,乘飞机所携带行李的质量x(kg)与其运费y(元)之间的关系由如图所示的一次函数图象确定,那么乘客可免费携带行李的质量最大为______kg.
答案 19
解析 由图象可求得一次函数的解析式为y=30x-570,令30x-570=0,解得x=19.
(2)在某种新型材料的研制中,实验人员获得了下列一组实验数据,现准备用下列四个函数中的一个近似地表示这些数据的规律,其中最接近的一个是( )
x
1.992
3
4
5.15
6.126
y
1.517
4.041 8
7.5
12
18.01
A.y=2x-2 B.y=(x2-1)
C.y=log2x D.y=
答案 B
解析 由题中表可知函数在(0,+∞)上是增函数,且y的变化随x的增大而增大的越来越快,分析选项可知B符合,故选B.
命题点2 构造指数函数、对数函数模型
例3 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,已知到今年为止,森林剩余面积为原来的.
(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?
解 (1)设每年降低的百分比为x(0
解得x=1-.
(2)设经过m年剩余面积为原来的,
则a(1-x)m=a,即=,
即=,解得m=5.
故到今年为止,该森林已砍伐了5年.
引申探究
若本例的条件不变,试计算:今后最多还能砍伐多少年?
解 设从今年开始,以后砍了n年,
则n年后剩余面积为a(1-x)n.
令a(1-x)n≥a,即(1-x)n≥,
≥,即≤,解得n≤15.
故今后最多还能砍伐15年.
命题点3 构造y=x+(a>0)型函数
例4 (1)某汽车运输公司购买了一批豪华大客车投入营运,据市场分析,每辆客车营运的总利润y(万元)与营运年数x的关系如图所示(抛物线的一段),则为使其营运年平均利润最大,每辆客车营运年数为________.
答案 5
解析 根据图象求得y=-(x-6)2+11,
∴年平均利润=12-,
∵x+≥10,当且仅当x=5时等号成立.
∴要使平均利润最大,客车营运年数为5.
(2)某地区要建造一条防洪堤,其横断面为等腰梯形,腰与底边夹角为60°(如图),考虑防洪堤坚固性及石块用料等因素,设计其横断面要求面积为9 平方米,且高度不低于 米.记防洪堤横断面的腰长为x米,外周长(梯形的上底线段BC与两腰长的和)为y米.要使防洪堤的上面与两侧面的水泥用料最省(即横断面的外周长最小),则防洪堤的腰长x=________米.
答案 2
解析 由题意可得BC=-(2≤x<6),
∴y=+≥2=6.
当且仅当=(2≤x<6),即x=2时等号成立.
命题点4 构造分段函数模型
例5 已知某公司生产某款手机的年固定成本为40万美元,每生产1万只还需另投入16万美元.设该公司一年内共生产该款手机x万只并全部销售完,每万只的销售收入为R(x)万美元,且R(x)=
(1)写出年利润W(万美元)关于年产量x(万只)的函数解析式;
(2)当年产量为多少万只时,该公司在该款手机的生产中所获得的年利润最大?并求出最大年利润.
解 (1)当0
当x>40时,
W=xR(x)-(16x+40)=--16x+7 360.
所以W=
(2)①当0
②当x>40时,W=--16x+7 360,
由于+16x≥2=1 600,
当且仅当=16x,即x=50∈(40,+∞)时,取等号,
所以W取最大值5 760.
综合①②,当年产量为32万只时,W取最大值6 104万美元.
思维升华 构建数学模型解决实际问题,要正确理解题意,分清条件和结论,理顺数量关系,将文字语言转化成数学语言,建立适当的函数模型,求解过程中不要忽略实际问题对变量的限制.
跟踪训练2 (1)某化工厂生产一种溶液,按市场要求杂质含量不超过0.1%,若初时含杂质2%,每过滤一次可使杂质含量减少,至少应过滤________次才能达到市场要求.(参考数据:
lg 2≈0.301 0,lg 3≈0.477 1)
答案 8
解析 设至少过滤n次才能达到市场要求,
则2%n≤0.1%,即n≤,
所以nlg ≤-1-lg 2,所以n≥7.39,所以n=8.
(2)大学毕业生小赵想开一家服装专卖店,经过预算,该门面需要装修费为20 000元,每天需要房租、水电等费用100元,受经营信誉度、销售季节等因素的影响,专卖店销售总收益R(元)与门面经营天数x的关系是R(x)=则当总利润最大时,该门面经营的天数是________.
答案 300
解析 由题意,总利润
y=
当0≤x≤400时,y=-(x-300)2+25 000,
所以当x=300时,ymax=25 000;
当x>400时,y=60 000-100x<20 000.
综上,当门面经营的天数为300时,总利润最大为25 000元.
用数学模型求解实际问题
数学抽象是指舍去事物的一切物理属性,得到数学研究对象的思维过程,主要包括从数量,图形关系中抽象出数学概念,并且用数学符号和术语予以表征.
例 (1)调查表明,酒后驾驶是导致交通事故的主要原因,交通法规规定,驾驶员在驾驶机动车时血液中酒精含量不得超过0.2 mg/mL.某人喝酒后,其血液中酒精含量将上升到3 mg/mL,在停止喝酒后,血液中酒精含量以每小时50%的速度减少,则至少经过________小时他才可以驾驶机动车.(精确到小时)
答案 4
解析 设n小时后他才可以驾驶机动车,由题意得3(1-0.5)n≤0.2,即2n≥15,故至少经过4小时他才可以驾驶机动车.
(2)已知某房地产公司计划出租70套相同的公寓房.当每套房月租金定为3 000元时,这70套公寓房能全部租出去;当月租金每增加50元时(设月租金均为50元的整数倍),就会多一套房子不能出租.设已出租的每套房子每月需要公司花费100元的日常维修等费用(设没有出租的房子不需要花这些费用),则要使公司获得最大利润,每套房月租金应定为________元.
答案 3 300
解析 设利润为y元,租金定为3 000+50x(0≤x≤70,x∈N)元.则y=(3 000+50x)(70-x)-100(70-x)=(2 900+50x)(70-x)=50(58+x)(70-x)≤502,当且仅当58+x=70-x,即x=6时,等号成立,故每月租金定为3 000+300=3 300(元)时,公司获得最大利润.
素养提升 例题中通过用字母表示变量,将酒后驾车时间抽象为不等式问题,将租房最大利润抽象为函数的最值问题.
1.某工厂6年来生产某种产品的情况是:前3年年产量的增长速度越来越快,后3年年产量保持不变,则该厂6年来这种产品的总产量C与时间t(年)的函数关系图象正确的是( )
答案 A
解析 前3年年产量的增长速度越来越快,说明呈高速增长,只有A,C图象符合要求,而后3年年产量保持不变,故选A.
2.某辆汽车每次加油都把油箱加满,下表记录了该车相邻两次加油时的情况.
加油时间
加油量(升)
加油时的累计里程(千米)
2018年5月1日
12
35 000
2018年5月15日
48
35 600
注:“累计里程”指汽车从出厂开始累计行驶的路程.
在这段时间内,该车每100千米平均耗油量为( )
A.6升 B.8升 C.10升 D.12升
答案 B
解析 5月1日到5月15日,汽车行驶了35 600-35 000=600(千米),实际耗油48升,所以该车每100千米平均耗油量为=8(升).
3.(2018·大同模拟)将进货单价为80元的商品按90元一个出售时,能卖出400个,已知这种商品每涨价1元,其销售量就要减少20个,为了赚得最大利润,每个售价应定为( )
A.85元 B.90元 C.95元 D.100元
答案 C
解析 设每个售价定为x元,则利润y=(x-80)[400-(x-90)·20]=-20·[(x-95)2-225],
∴当x=95时,y最大.
4.国家规定某行业征税如下:年收入在280万元及以下的税率为p%,超过280万元的部分按(p+2)%征税,有一公司的实际缴税比例为(p+0.25)%,则该公司的年收入是( )
A.560万元 B.420万元
C.350万元 D.320万元
答案 D
解析 设该公司的年收入为x万元(x>280),则有=(p+0.25)%,
解得x=320.故该公司的年收入为320万元.
5.某大型民企为激励创新,计划逐年加大研发资金投入.若该民企2016年全年投入研发资金130万元,在此基础上,每年投入的研发资金比上一年增长12%,则该民企全年投入的研发资金开始超过200万元的年份是(参考数据:lg 1.12≈0.05,lg 1.3≈0.11,lg 2≈0.30)( )
A.2017年 B.2018年 C.2019年 D.2020年
答案 D
解析 设从2016年起,过了n(n∈N+)年该民企全年投入的研发资金超过200万元,则130×(1+12%)n≥200,则n≥≈=3.8,由题意取n=4,则n+2 016=2 020.故选D.
6.某单位为鼓励职工节约用水,作出了以下规定:每位职工每月用水不超过10 m3的,按每立方米m元收费;用水超过10 m3的,超过部分加倍收费.某职工某月缴水费16m元,则该职工这个月实际用水为( )
A.13 m3 B.14 m3 C.18 m3 D.26 m3
答案 A
解析 设该职工用水x m3时,缴纳的水费为y元,由题意得y=
则10m+(x-10)·2m=16m,解得x=13.
7.某食品的保鲜时间y(单位:小时)与储藏温度x(单位:℃)满足函数关系y=ekx+b(e=2.718…为自然对数的底数,k,b为常数).若该食品在0 ℃的保鲜时间是192小时,在22 ℃的保鲜时间是48小时,则该食品在33 ℃的保鲜时间是________小时.
答案 24
解析 由题意得∴e22k==,
∴e11k=,∴x=33时,y=e33k+b=(e11k)3·eb=3·192=×192=24(小时).
8.(2018·湖北八校联考)某人根据经验绘制了2018年春节前后,从12月21日至1月7日自己种植的西红柿的销售量y(千克)随时间x(天)变化的函数图象,如图所示,则此人在12月26日大约卖出了西红柿________千克.
答案
解析 前10天满足一次函数关系,设为y=kx+b(k≠0),将点(1,10)和点(10,30)代入函数解析式得
解得k=,b=,所以y=x+,
则当x=6时,y=.
9.在如图所示的锐角三角形空地中,欲建一个面积最大的内接矩形花园(阴影部分),则其边长x为________m.
答案 20
解析 设内接矩形另一边长为y m,
则由相似三角形性质可得=,
解得y=40-x,
所以面积S=x(40-x)=-x2+40x
=-(x-20)2+400(0
10.“好酒也怕巷子深”,许多著名品牌是通过广告宣传进入消费者视线的.已知某品牌商品广告销售的收入R与广告费A之间满足关系R=a(a为常数),广告效应为D=a-A.那么精明的商人为了取得最大的广告效应,投入的广告费应为________.(用常数a表示)
答案 a2
解析 令t=(t≥0),则A=t2,
∴D=at-t2=-2+a2,
∴当t=a,即A=a2时,D取得最大值.
11.某市用37辆汽车往灾区运送一批救灾物资,假设以v km/h的速度直达灾区,已知某市到灾区公路线长400 km,为了安全起见,两辆汽车的间距不得小于2 km,那么这批物资全部到达灾区的最少时间是______ h.(车身长度不计)
答案 12
解析 设全部物资到达灾区所需时间为t h,由题意可知,t相当于最后一辆车行驶了 km所用的时间,因此,t=≥12,
当且仅当=,即v=时取“=”.
故这些汽车以 km/h的速度匀速行驶时,所需时间最少,最少时间为12 h.
12.某书商为提高某套丛书的销售量,准备举办一场展销会.据市场调查,当每套丛书售价定为x元时,销售量可达到(15-0.1x)万套.现出版社为配合该书商的活动,决定进行价格改革,将每套丛书的供货价格分成固定价格和浮动价格两部分,其中固定价格为30元,浮动价格(单位:元)与销售量(单位:万套)成反比,比例系数为10.假设不计其他成本,即销售每套丛书的利润=售价-供货价格,问:
(1)每套丛书售价定为100元时,书商能获得的总利润是多少万元?
(2)每套丛书售价定为多少元时,单套丛书的利润最大?
解 (1)每套丛书售价定为100元时,销售量为15-0.1×100=5(万套),此时每套供货价格为30+=32(元),书商所获得的总利润为5×(100-32)=340(万元).
(2)每套丛书售价定为x元时,由
解得0
P=x-=x--30,
所以P=-+120.
因为0
则(150-x)+
≥2=2×10=20,
当且仅当150-x=,
即x=140时等号成立,此时,Pmax=-20+120=100.
所以每套丛书售价定为140元时,单套丛书的利润最大,最大值为100元.
13.一艘轮船在匀速行驶过程中每小时的燃料费与速度v的平方成正比,且比例系数为k,除燃料费外其他费用为每小时96元.当速度为10海里/时时,每小时的燃料费是6元.若匀速行驶10海里,当这艘轮船的速度为________海里/时时,总费用最小.
答案 40
解析 设每小时的总费用为y元,
则y=kv2+96,又当v=10时,k×102=6,
解得k=0.06,
所以每小时的总费用y=0.06v2+96,匀速行驶10海里所用的时间为 小时,故总费用为W=y=(0.06v2+96)=0.6v+≥2=48,
当且仅当0.6v=,即v=40时等号成立.
故总费用最小时轮船的速度为40海里/时.
14.商家通常依据“乐观系数准则”确定商品销售价格,即根据商品的最低销售限价a,最高销售限价b(b>a)以及实数x(0
解析 由题意得x=,(c-a)2=(b-c)(b-a),
∵b-c=(b-a)-(c-a),
∴(c-a)2=(b-a)2-(b-a)(c-a),
两边同除以(b-a)2,得x2+x-1=0,
解得x=.∵0
15.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(单位:min)后的温度是T,则T-Ta=(T0-Ta),其中Ta称为环境温度,h称为半衰期.现有一杯用85 ℃热水冲的速溶咖啡,放在21 ℃的房间中,如果咖啡降到37 ℃需要16 min,那么这杯咖啡要从37 ℃降到29 ℃,还需要________ min.
答案 8
解析 由题意知Ta=21 ℃.
令T0=85 ℃,T=37 ℃,
得37-21=(85-21)·,∴h=8.
令T0=37 ℃,T=29 ℃,则29-21=(37-21)·,∴t=8.
16.某禁毒机构测定,某种毒品服用后每毫升血液中的含毒量y(微克)与时间t(小时)之间近似满足如图所示的曲线.
(1)写出服用毒品后y与t之间的函数关系式;
(2)据进一步测定,每毫升血液中含毒量不少于0.50微克时会有重度躁动状态,求服用毒品后重度躁动状态的持续时间.
解 (1)由题中图象,设y=
当t=1时,由y=4,得k=4;
由1-a=4,得a=3.所以y=
(2)由y≥0.50,得或
解得≤t≤4,因此服用毒品后重度躁动状态持续
4-=(小时).
相关资料
更多