【名校資料】高考數(shù)學(xué)人教A版理科含答案導(dǎo)學(xué)案【第二章】函數(shù)與基本初等函數(shù)I 學(xué)案12
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1、◆+◆◆二〇一九高考數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)資料◆+◆◆ 學(xué)案12 函數(shù)模型及其應(yīng)用 導(dǎo)學(xué)目標(biāo): 1.了解指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)以及冪函數(shù)的增長特征.知道直線上升、指數(shù)增長、對(duì)數(shù)增長等不同函數(shù)類型增長的含義.2.了解函數(shù)模型(指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)、冪函數(shù)、分段函數(shù)等在社會(huì)生活中普遍使用的函數(shù)模型)的廣泛應(yīng)用. 自主梳理 1.三種增長型函數(shù)模型的圖象與性質(zhì) 函數(shù) 性質(zhì) y=ax(a>1) y=logax (a>1) y=xn(n>0) 在(0,+∞) 上的單調(diào)性 增長速度 圖象的變化 隨x增大逐漸表現(xiàn)為與____平行 隨x增大逐漸表現(xiàn)為與____平行 隨n值
2、變化而不同 2.三種增長型函數(shù)之間增長速度的比較 (1)指數(shù)函數(shù)y=ax (a>1)與冪函數(shù)y=xn (n>0) 在區(qū)間(0,+∞)上,無論n比a大多少,盡管在x的一定范圍內(nèi)ax會(huì)小于xn,但由于y=ax的增長速度________y=xn的增長速度,因而總存在一個(gè)x0,當(dāng)x>x0時(shí)有________. (2)對(duì)數(shù)函數(shù)y=logax(a>1)與冪函數(shù)y=xn (n>0) 對(duì)數(shù)函數(shù)y=logax(a>1)的增長速度,不論a與n值的大小如何總會(huì)________y=xn的增長速度,因而在定義域內(nèi)總存在一個(gè)實(shí)數(shù)x0,使x>x0時(shí)有____________. 由(1)(2)可以看出三種增長型的
3、函數(shù)盡管均為增函數(shù),但它們的增長速度不同,且不在同一個(gè)檔次上,因此在(0,+∞)上,總會(huì)存在一個(gè)x0,使x>x0時(shí)有_____________________. 3.函數(shù)模型的應(yīng)用實(shí)例的基本題型 (1)給定函數(shù)模型解決實(shí)際問題; (2)建立確定性的函數(shù)模型解決問題; (3)建立擬合函數(shù)模型解決實(shí)際問題. 4.函數(shù)建模的基本程序 自我檢測 1.下列函數(shù)中隨x的增大而增大速度最快的是 ( ) A.v=ex B.v=100ln x C.v=x100 D.v=100×2x 2.某公司在甲、乙兩地銷售一種品牌車,利潤(單位:萬元)分別為L1=
4、5.06x-0.15x2和L2=2x,其中x為銷售量(單位:輛).若該公司在這兩地共銷售15輛車,則能獲得的最大利潤為 ( ) A.45.606 B.45.6 C.45.56 D.45.51 3.(2010·陜西)某學(xué)校要召開學(xué)生代表大會(huì),規(guī)定各班每10人推選一名代表,當(dāng)各班人數(shù)除以10的余數(shù)大于6時(shí)再增選一名代表.那么,各班可推選代表人數(shù)y與該班人數(shù)x之間的函數(shù)關(guān)系用取整函數(shù)y=[x]([x]表示不大于x的最大整數(shù))可以表示為 ( ) A.y=[] B.y=[] C.y=[] D.y=[]
5、4.(2011·湘潭月考)某工廠6年來生產(chǎn)某種產(chǎn)品的情況是:前三年年產(chǎn)量的增長速度越來越快,后三年年產(chǎn)量保持不變,則該廠6年來這種產(chǎn)品的總產(chǎn)量C與時(shí)間t(年)的函數(shù)關(guān)系圖象正確的是 ( ) 5.一個(gè)人喝了少量酒后,血液中的酒精含量迅速上升到0.3 mg/mL,在停止喝酒后,血液中的酒精含量以每小時(shí)25%的速度減少,為了保障交通安全,某地根據(jù)《道路交通安全法》規(guī)定:駕駛員血液中的酒精含量不得超過0.09 mg/mL,那么,一個(gè)喝了少量酒后的駕駛員,至少經(jīng)過________小時(shí),才能開車?(精確到1小時(shí)) 探究點(diǎn)一 一次函數(shù)、二次函數(shù)模型 例1 (
6、2011·陽江模擬)某化工廠引進(jìn)一條先進(jìn)生產(chǎn)線生產(chǎn)某種化工產(chǎn)品,其生產(chǎn)的總成本y(萬元)與年產(chǎn)量x(噸)之間的函數(shù)關(guān)系式可以近似地表示為y=-48x+8 000,已知此生產(chǎn)線年產(chǎn)量最大為210噸. (1)求年產(chǎn)量為多少噸時(shí),生產(chǎn)每噸產(chǎn)品的平均成本最低,并求最低成本; (2)若每噸產(chǎn)品平均出廠價(jià)為40萬元,那么當(dāng)年產(chǎn)量為多少噸時(shí),可以獲得最大利潤?最大利潤是多少? 變式遷移1 某租賃公司擁有汽車100輛,當(dāng)每輛車的月租金為3 000元時(shí),可全部租出.當(dāng)每輛車的月租金每增加50元時(shí),未租出的車將會(huì)增加一輛.租出的車每輛每月需要維護(hù)費(fèi)150元,未租出的車每輛每月需要維護(hù)費(fèi)50元
7、. (1)當(dāng)每輛車的月租金定為3 600元時(shí),能租出多少輛車? (2)當(dāng)每輛車的月租金定為多少元時(shí),租賃公司的月收益最大?最大月收益是多少? 探究點(diǎn)二 分段函數(shù)模型 例2 據(jù)氣象中心觀察和預(yù)測:發(fā)生于M地的沙塵暴一直向正南方向移動(dòng),其移動(dòng)速度v(km/h)與時(shí)間t(h) 的函數(shù)圖象如圖所示,過線段OC上一點(diǎn)T(t,0)作橫軸的垂線l,梯形OABC在直線l左側(cè)部分的面積即為t(h)內(nèi)沙塵暴所經(jīng)過的路程s(km). (1)當(dāng)t=4時(shí),求s的值; (2)將s隨t變化的規(guī)律用數(shù)學(xué)關(guān)系式表示出來; (3)若N城位于M地正南方向,且距M地650 km,試判斷這場沙塵暴是
8、否會(huì)侵襲到N城,如果會(huì),在沙塵暴發(fā)生后多長時(shí)間它將侵襲到N城?如果不會(huì),請(qǐng)說明理由. 變式遷移2 某市居民自來水收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)如下:每戶每月用水不超過4噸時(shí),每噸為1.80元,當(dāng)用水超過4噸時(shí),超過部分每噸3.00元.某月甲、乙兩戶共交水費(fèi)y元,已知甲、乙兩戶該月用水量分別為5x,3x(噸). (1)求y關(guān)于x的函數(shù); (2)若甲、乙兩戶該月共交水費(fèi)26.4元,分別求出甲、乙兩戶該月的用水量和水費(fèi). 探究點(diǎn)三 指數(shù)函數(shù)模型 例3 諾貝爾獎(jiǎng)發(fā)放方式為:每年一發(fā),把獎(jiǎng)金總額平均分成6份,獎(jiǎng)勵(lì)給分別在6項(xiàng)(物理、化學(xué)、文學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、生理學(xué)和醫(yī)學(xué)、和平)為人類作出最
9、有益貢獻(xiàn)的人,每年發(fā)放獎(jiǎng)金的總金額是基金在該年度所獲利息的一半,另一半利息作基金總額,以便保證獎(jiǎng)金數(shù)逐年增加.假設(shè)基金平均年利率為r=6.24%.資料顯示:1999年諾貝爾獎(jiǎng)發(fā)放后基金總額約為19 800萬美元.設(shè)f(x)表示第x(x∈N*)年諾貝爾獎(jiǎng)發(fā)放后的基金總額(1999年記為f(1),2000年記為f(2),…,依次類推) (1)用f(1)表示f(2)與f(3),并根據(jù)所求結(jié)果歸納出函數(shù)f(x)的表達(dá)式; (2)試根據(jù)f(x)的表達(dá)式判斷網(wǎng)上一則新聞“2009年度諾貝爾獎(jiǎng)各項(xiàng)獎(jiǎng)金高達(dá)150萬美元”是否為真,并說明理由. (參考數(shù)據(jù):1.031 29=1.32)
10、變式遷移3 (2011·商丘模擬)現(xiàn)有某種細(xì)胞100個(gè),其中有占總數(shù)的細(xì)胞每小時(shí)分裂一次,即由1個(gè)細(xì)胞分裂成2個(gè)細(xì)胞,按這種規(guī)律發(fā)展下去,經(jīng)過多少小時(shí),細(xì)胞總數(shù)可以超過1010個(gè)? (參考數(shù)據(jù):lg 3=0.477,lg 2=0.301) 1.解答應(yīng)用問題的程序概括為“四步八字”,即(1)審題:弄清題意,分清條件和結(jié)論,理順數(shù)量關(guān)系,初步選擇模型; (2)建模:將自然語言轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)語言,將文字語言轉(zhuǎn)化為符號(hào)語言,利用數(shù)學(xué)知識(shí),建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型; (3)求模:求解數(shù)學(xué)模型,得出數(shù)學(xué)結(jié)論; (4)還原:將數(shù)學(xué)結(jié)論還原為實(shí)際問題的意義. 2.考查函數(shù)模型的知識(shí)表現(xiàn)在
11、以下幾個(gè)方面: (1)利用函數(shù)模型的單調(diào)性比較數(shù)的大小; (2)比較幾種函數(shù)圖象的變化規(guī)律,證明不等式或求解不等式; (3)函數(shù)性質(zhì)與圖象相結(jié)合,運(yùn)用“數(shù)形結(jié)合”解答一些綜合問題. (滿分:75分) 一、選擇題(每小題5分,共25分) 1.在某種新型材料的研制中,實(shí)驗(yàn)人員獲得了下列一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).現(xiàn)準(zhǔn)備用下列四個(gè)函數(shù)中的一個(gè)近似地表示這些數(shù)據(jù)的規(guī)律,其中最接近的一個(gè)是 ( ) X 1.95 3.00 3.94 5.10 6.12 Y 0.97 1.59 1.98 2.35 2.61 A.y=2x B.y=log2x C.
12、y=(x2-1) D.y=2.61cos x 2.?dāng)M定甲地到乙地通話m分鐘的電話費(fèi)f(m)=1.06×(0.5×[m]+1)(單位:元),其中m>0,[m]表示不大于m的最大整數(shù)(如[3.72])=3,[4]=4),當(dāng)m∈[0.5,3.1]時(shí),函數(shù)f(m)的值域是 ( ) A.{1.06,2.12,3.18,4.24} B.{1.06,1.59,2.12,2.65} C.{1.06,1.59,2.12,2.65,3.18} D.{1.59,2.12,2.65} 3.(2011·秦皇島模擬)某商店出售A、B兩種價(jià)格不同的商品,由于商品A連續(xù)兩次提價(jià)20%,同時(shí)商品B連續(xù)
13、兩次降價(jià)20%,結(jié)果都以每件23元售出,若商店同時(shí)售出這兩種商品各一件,則與價(jià)格不升不降時(shí)的情況比較,商店盈利情況是 ( ) A.多賺約6元 B.少賺約6元 C.多賺約2元 D.盈利相同 4.國家規(guī)定個(gè)人稿費(fèi)納稅辦法是:不超過800元的不納稅;超過800元而不超過4 000元的按超過800元部分的14%納稅;超過4 000元的按全部稿酬的11%納稅.已知某人出版一本書,共納稅420元,這個(gè)人應(yīng)得稿費(fèi)(扣稅前)為 ( ) A.4 000元 B.3 800元 C.4 200元 D.3 600元
14、 5.(2011·滄州月考)生產(chǎn)一定數(shù)量的商品的全部費(fèi)用稱為生產(chǎn)成本,某企業(yè)一個(gè)月生產(chǎn)某種商品x萬件時(shí)的生產(chǎn)成本為C(x)=x2+2x+20(萬元).一萬件售價(jià)是20萬元,為獲取更大利潤,該企業(yè)一個(gè)月應(yīng)生產(chǎn)該商品數(shù)量為 ( ) A.18萬件 B.20萬件 C.16萬件 D.8萬件 題號(hào) 1 2 3 4 5 答案 二、填空題(每小題4分,共12分) 6.據(jù)某校環(huán)保小組調(diào)查,某區(qū)垃圾量的年增長率為b,2009年產(chǎn)生的垃圾量為a t,由此預(yù)測,該區(qū)下一年的垃圾量為__________t,2014年的垃圾量為___
15、_______t. 7.(2010·金華十校3月聯(lián)考)有一批材料可以建成200 m長的圍墻,如果用此批材料在一邊靠墻的地方圍成一塊矩形場地,中間用同樣材料隔成三個(gè)面積相等的矩形(如圖所示),則圍成場地的最大面積為________(圍墻的厚度不計(jì)). 8.已知每生產(chǎn)100克餅干的原材料加工費(fèi)為1.8元.某食品加工廠對(duì)餅干采用兩種包裝,其包裝費(fèi)用、銷售價(jià)格如下表所示: 型號(hào) 小包裝 大包裝 重量 100克 300克 包裝費(fèi) 0.5元 0.7元 銷售價(jià)格 3.00元 8.4元 則下列說法中正確的是________(填序號(hào)) ①買小包裝實(shí)惠;②買大包裝實(shí)惠;③賣
16、3小包比賣1大包盈利多;④賣1大包比賣3小包盈利多. 三、解答題(共38分) 9.(12分)(2010·湖南師大附中仿真)設(shè)某企業(yè)每月生產(chǎn)電機(jī)x臺(tái),根據(jù)企業(yè)月度報(bào)表知,每月總產(chǎn)值m(萬元)與總支出n(萬元)近似地滿足下列關(guān)系:m=x-,n=-x2+5x+,當(dāng)m-n≥0時(shí),稱不虧損企業(yè);當(dāng)m-n<0時(shí),稱虧損企業(yè),且n-m為虧損額. (1)企業(yè)要成為不虧損企業(yè),每月至少要生產(chǎn)多少臺(tái)電機(jī)? (2)當(dāng)月總產(chǎn)值為多少時(shí),企業(yè)虧損最嚴(yán)重,最大虧損額為多少? 10.(12分)某單位用2 160萬元購得一塊空地,計(jì)劃在該塊地上建造一棟至少10層、每層2 000平方米的樓房.經(jīng)測算,如果將樓房建為x
17、(x≥10)層,則每平方米的平均建筑費(fèi)用為560+48x(單位:元).為了使樓房每平方米的平均綜合費(fèi)用最少,該樓房應(yīng)建為多少層?(注:平均綜合費(fèi)用=平均建筑費(fèi)用+平均購地費(fèi)用,平均購地費(fèi)用=) 11.(14分)(2011·鄂州模擬)某賓館有相同標(biāo)準(zhǔn)的床位100張,根據(jù)經(jīng)驗(yàn),當(dāng)該賓館的床價(jià)(即每張床每天的租金)不超過10元時(shí),床位可以全部租出,當(dāng)床位高于10元時(shí),每提高1元,將有3張床位空閑.為了獲得較好的效益,該賓館要給床位一個(gè)合適的價(jià)格,條件是:①要方便結(jié)賬,床價(jià)應(yīng)為1元的整數(shù)倍;②該賓館每日的費(fèi)用支出為575元,床位出租的收入必須高于支出,而且高出得越多越好.若用x表示床價(jià),
18、用y表示該賓館一天出租床位的凈收入(即除去每日的費(fèi)用支出后的收入).
(1)把y表示成x的函數(shù),并求出其定義域;
(2)試確定該賓館將床位定價(jià)為多少時(shí),既符合上面的兩個(gè)條件,又能使凈收入最多?
答案 自主梳理
1.增函數(shù) 增函數(shù) 增函數(shù) 越來越快 越來越慢 相對(duì)平穩(wěn) y軸 x軸 2.(1)快于 ax>xn (2)慢于 logax
19、30 (x≥0). ∴當(dāng)x=10時(shí),Smax=45.6(萬元).] 3.B [每10個(gè)人可以推選1個(gè),(xmod 10)>6可以再推選一個(gè),即如果余數(shù)(xmod 10)≥7相當(dāng)于給x多加了3,所以可以多一個(gè)10出來.] 4.A 5.5 解析 設(shè)x小時(shí)后,血液中的酒精含量不超過0.09 mg/mL, 則有0.3·x≤0.09,即x≤0.3. 估算或取對(duì)數(shù)計(jì)算,得5小時(shí)后,可以開車. 課堂活動(dòng)區(qū) 例1 解 (1)每噸平均成本為(萬元). 則=+-48 ≥2-48=32, 當(dāng)且僅當(dāng)=,即x=200時(shí)取等號(hào). ∴年產(chǎn)量為200噸時(shí),每噸平均成本最低為32萬元. (2)設(shè)年獲
20、得總利潤為R(x)萬元, 則R(x)=40x-y=40x-+48x-8 000 =-+88x-8 000 =-(x-220)2+1 680(0≤x≤210). ∵R(x)在[0,210]上是增函數(shù), ∴x=210時(shí),R(x)有最大值為-×(210-220)2+1 680=1 660. ∴年產(chǎn)量為210噸時(shí),可獲得最大利潤1 660萬元. 變式遷移1 解 (1)租金增加了600元,所以未租出的車有12輛,一共租出了88輛. (2)設(shè)每輛車的月租金為x元(x≥3 000),租賃公司的月收益為y元, 則y=x-×50 -×150 =-+162x-21 000 =-(x-4 0
21、50)2+307 050,
當(dāng)x=4 050時(shí),ymax=307 050.
答 當(dāng)每輛車月租金定為4 050元時(shí),租賃公司的月收益最大,最大為307 050.
例2 解 (1)由圖象可知:
當(dāng)t=4時(shí),v=3×4=12(km/h),
∴s=×4×12=24(km).
(2)當(dāng)0≤t≤10時(shí),s=·t·3t=t2,
當(dāng)10 22、=150<650,
t∈(10,20]時(shí),smax=30×20-150=450<650,
∴當(dāng)t∈(20,35]時(shí),令-t2+70t-550=650.
解得t1=30,t2=40.∵20 23、x-4)+(5x-4)]=24x-9.6.
所以y=
(2)由于y=f(x)在各段區(qū)間上均單調(diào)遞增,
當(dāng)x∈時(shí),y≤f<26.4;
當(dāng)x∈時(shí),y≤f<26.4;
當(dāng)x∈時(shí),令24x-9.6=26.4,解得x=1.5.
所以甲戶用水量為5x=7.5噸,
付費(fèi)S1=4×1.8+3.5×3=17.70(元);
乙戶用水量為3x=4.5噸,
付費(fèi)S2=4×1.8+0.5×3=8.70(元).
例3 解題導(dǎo)引 指數(shù)函數(shù)模型的應(yīng)用是高考的一個(gè)主要內(nèi)容,常與增長率相結(jié)合進(jìn)行考查.在實(shí)際問題中有人口增長、銀行利率、細(xì)胞分裂等增長問題可以用指數(shù)函數(shù)模型來表示.通??杀硎緸閥=a(1+p)x 24、(其中a為原來的基礎(chǔ)數(shù),p為增長率,x為時(shí)間)的形式.
解 (1)由題意知:f(2)=f(1)(1+6.24%)-f(1)·6.24%=f(1)×(1+3.12%),
f(3)=f(2)×(1+6.24%)-f(2)×6.24%
=f(2)×(1+3.12%)=f(1)×(1+3.12%)2,
∴f(x)=19 800(1+3.12%)x-1(x∈N*).
(2)2008年諾貝爾獎(jiǎng)發(fā)放后基金總額為f(10)=19 800(1+3.12%)9=26 136,
故2009年度諾貝爾獎(jiǎng)各項(xiàng)獎(jiǎng)金為·f(10)·6.24%≈136(萬美元),與150萬美元相比少了約14萬美元,是假新聞.
25、變式遷移3 解 現(xiàn)有細(xì)胞100個(gè),先考慮經(jīng)過1,2,3,4個(gè)小時(shí)后的細(xì)胞總數(shù),
1小時(shí)后,細(xì)胞總數(shù)為
×100+×100×2=×100;
2小時(shí)后,細(xì)胞總數(shù)為
××100+××100×2=×100;
3小時(shí)后,細(xì)胞總數(shù)為
××100+××100×2=×100;
4小時(shí)后,細(xì)胞總數(shù)為
××100+××100×2=×100;
可見,細(xì)胞總數(shù)y與時(shí)間x(小時(shí))之間的函數(shù)關(guān)系為:
y=100×()x,x∈N*,
由100×()x>1010,得()x>108,
兩邊取以10為底的對(duì)數(shù),
得xlg>8,∴x>,
∵=≈45.45,
∴x>45.45.
答 經(jīng)過46小時(shí),細(xì)胞 26、總數(shù)超過1010個(gè).
課后練習(xí)區(qū)
1.B [通過檢驗(yàn)可知,y=log2x較為接近.]
2.B [當(dāng)0.5≤m<1時(shí),[m]=0,f(m)=1.06;
當(dāng)1≤m<2時(shí),[m]=1,f(m)=1.59;
當(dāng)2≤m<3時(shí),[m]=2,f(m)=2.12;
當(dāng)3≤m≤3.1時(shí),[m]=3,f(m)=2.65.]
3.B [設(shè)A、B兩種商品的原價(jià)為a、b,
則a(1+20%)2=b(1-20%)2=23
?a=,b=,a+b-46≈6元.]
4.B [設(shè)扣稅前應(yīng)得稿費(fèi)為x元,則應(yīng)納稅額為分段函數(shù),由題意,得y=
如果稿費(fèi)為4 000元應(yīng)納稅為448元,現(xiàn)知某人共納稅420元,所以稿 27、費(fèi)應(yīng)在800~4 000元之間,
∴(x-800)×14%=420,∴x=3 800.]
5.A [利潤L(x)=20x-C(x)=-(x-18)2+142,
當(dāng)x=18時(shí),L(x)有最大值.]
6.a(chǎn)(1+b) a(1+b)5
解析 由于2009年的垃圾量為a t,年增長率為b,故下一年的垃圾量為a+ab=a(1+b) t,同理可知2011年的垃圾量為a(1+b)2t,…,2014年的垃圾量為a(1+b)5 t.
7.2 500 m2
解析 設(shè)所圍場地的長為x,則寬為,其中0 28、
9.解 (1)由已知,
m-n=x--
=x2-x-2.……………………………………………………………………………(3分)
由m-n≥0,得x2-2x-8≥0,解得x≤-2或x≥4.
據(jù)題意,x>0,所以x≥4.
故企業(yè)要成為不虧損企業(yè),每月至少要生產(chǎn)4臺(tái)電機(jī).………………………………(6分)
(2)若企業(yè)虧損最嚴(yán)重,則n-m取最大值.
因?yàn)閚-m=-x2+5x+-x+
=-=-(x-1)2.………………………………………………………(9分)
所以當(dāng)x=1時(shí),n-m取最大值,
此時(shí)m=-=.
故當(dāng)月總產(chǎn)值為萬元時(shí),企業(yè)虧損最嚴(yán)重,最大虧損額為萬元.………………(12分 29、)
10.解 設(shè)樓房每平方米的平均綜合費(fèi)用為f(x)元,
則f(x)=(560+48x)+=560+48x+(x≥10,x∈N*).…………(5分)
∵f(x)=560+48(x+)≥560+48·2=560+48×30=2 000.……………(10分)
當(dāng)且僅當(dāng)x=時(shí),上式取等號(hào),即x=15時(shí),f(x)min=2 000.
所以樓房應(yīng)建15層.……………………………………………………………………(12分)
11.解 (1)依題意有
y=……………………………………………(4分)
由于y>0且x∈N*,
由 得6≤x≤10,x∈N*.
由
得10
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