2019-2020年高考數(shù)學總復習 第二章 函數(shù)概念與基本初等函數(shù) 第9講 函數(shù)模型及其應用.doc
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2019-2020年高考數(shù)學總復習 第二章 函數(shù)概念與基本初等函數(shù) 第9講 函數(shù)模型及其應用 最新考綱 1.了解指數(shù)函數(shù)、對數(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(如指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)、冪函數(shù)、分段函數(shù)等在社會生活中普遍使用的函數(shù)模型)的廣泛應用. 知 識 梳 理 幾類函數(shù)模型及其增長差異 (1)幾類函數(shù)模型 函數(shù)模型 函數(shù)解析式 一次函數(shù)型 f(x)=ax+b(a,b為常數(shù),a≠0) 反比例函數(shù)型 f(x)=+b(k,b為常數(shù)且k≠0) 二次函數(shù)模型 f(x)=ax2+bx+c(a,b,c為常數(shù),a≠0) 指數(shù)函數(shù)型 f(x)=bax+c(a,b,c為常數(shù),b≠0,a>0且a≠1) 對數(shù)函數(shù)型 f(x)=blogax+c(a,b,c為常數(shù),b≠0,a>0且a≠1) 冪函數(shù)型 f(x)=axn+b(a,b為常數(shù),a≠0) (2)指數(shù)、對數(shù)、冪函數(shù)模型性質比較 函數(shù) 性質 Y=ax(a>1) y=logax(a>1) y=xn(n>0) 在(0,+∞) 上的增減性 單調(diào)遞增 單調(diào)遞增 單調(diào)遞增 增長速度 越來越快 越來越慢 相對平穩(wěn) 圖象的變化 隨x的增大逐漸表現(xiàn)為與y軸平行 隨x的增大逐漸表現(xiàn)為與x軸平行 隨n值變化而各有不同 值的比較 存在一個x0,當x>x0時,有l(wèi)ogax<xn<ax 診 斷 自 測 1.判斷正誤(在括號內(nèi)打“√”或“”) 精彩PPT展示 (1)函數(shù)y=2x的函數(shù)值比y=x2的函數(shù)值大.() (2)“指數(shù)爆炸”是指數(shù)型函數(shù)y=abx+c(a≠0,b>0,b≠1)增長速度越來越快的形象比喻.() (3)冪函數(shù)增長比直線增長更快.() (4)f(x)=x2,g(x)=2x,h(x)=log2x,當x∈(4,+∞)時,恒有h(x)<f(x)<g(x).(√) 2.小明騎車上學,開始時勻速行駛,途中因交通堵塞停留了一段時間后,為了趕時間加快速度行駛,與以上事件吻合得最好的圖象是( ) 解析 小明勻速運動時,所得圖象為一條直線,且距離學校越來越近,排除A.因交通堵塞停留了一段時間,與學校的距離不變,排除D.后來為了趕時間加快速度行駛,排除B.故選C. 答案 C 3.(xx深圳模擬)用長度為24的材料圍一矩形場地,中間加兩道隔墻,要使矩形的面積最大,則隔墻的長度為( ) A.3 B.4 C.6 D.12 解析 設隔墻的長為x(0<x<6),矩形面積為y,則y=x=2x(6-x)=-2(x-3)2+18,∴當x=3時,y最大. 答案 A 4.某種病毒經(jīng)30分鐘繁殖為原來的2倍,且知病毒的繁殖規(guī)律為y=ekt(其中k為常數(shù),t表示時間,單位:小時,y表示病毒個數(shù)),則k=________,經(jīng)過5小時,1 個病毒能繁殖為________個. 解析 當t=0.5時,y=2,∴2=ek,∴k=2ln 2, ∴y=e2tln 2,當t=5時,y=e10ln 2=210=1 024. 答案 2ln 2 1 024 5.(人教A必修1P104例5改編)某桶裝水經(jīng)營部每天的房租、人員工資等固定成本為200元,每桶水的進價是5元,銷售單價與日均銷售量的關系如表所示: 銷售單價/元 6 7 8 9 10 11 12 日均銷售量/桶 480 440 400 360 320 280 240 請根據(jù)以上數(shù)據(jù)作出分析,這個經(jīng)營部為獲得最大利潤,定價應為________元. 解析 設在進價基礎上增加x元后,日均銷售利潤為y元, 日均銷售量為480-40(x-1)=520-40x(桶), 則y=(520-40x)x-200=-40x2+520x-200,0<x<13. 當x=6.5時,y有最大值.所以只需將銷售單價定為11.5元,就可獲得最大的利潤. 答案 11.5 考點一 二次函數(shù)模型 【例1】 A,B兩城相距100 km,在兩城之間距A城x(km)處建一核電站給A,B兩城供電,為保證城市安全,核電站距城市距離不得小于10 km.已知供電費用等于供電距離(km)的平方與供電量(億度)之積的0.25倍,若A城供電量為每月20億度,B城供電量為每月10億度. (1)求x的取值范圍; (2)把月供電總費用y表示成x的函數(shù); (3)核電站建在距A城多遠,才能使供電總費用y最少? 解 (1)x的取值范圍為10≤x≤90. (2)y=5x2+(100-x)2(10≤x≤90). (3)因為y=5x2+(100-x)2=x2-500x+25 000=2+,所以當x=時,ymin=.故核電站建在距A城km處,能使供電總費用y最少. 規(guī)律方法 在建立二次函數(shù)模型解決實際問題中的最優(yōu)問題時,一定要注意自變量的取值范圍,需根據(jù)函數(shù)圖象的對稱軸與函數(shù)定義域的位置關系討論求解. 【訓練1】 (xx武漢高三檢測)某汽車銷售公司在A,B兩地銷售同一種品牌的汽車,在A地的銷售利潤(單位:萬元)為y1=4.1x-0.1x2,在B地的銷售利潤(單位:萬元)為y2=2x,其中x為銷售量(單位:輛),若該公司在兩地共銷售16輛該種品牌的汽車,則能獲得的最大利潤是( ) A.10.5萬元 B.11萬元 C.43萬元 D.43.025萬元 解析 設公司在A地銷售該品牌的汽車x輛,則在B地銷售該品牌的汽車(16-x)輛,所以可得利潤y=4.1x-0.1x2+2(16-x)=-0.1x2+2.1x+32=-0.1(x-)2+0.1+32.因為x∈[0,16]且x∈N,所以當x=10或11時,總利潤取得最大值43萬元. 答案 C 考點二 指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)模型 【例2】 (xx青島模擬)世界人口在過去40年翻了一番,則每年人口平均增長率是(參考數(shù)據(jù)lg 2≈0.301 0,100.007 5≈1.017)( ) A.1.5% B.1.6% C.1.7% D.1.8% 解析 設每年人口平均增長率為x,則(1+x)40=2,兩邊取以10為底的對數(shù),則40 lg(1+x)=lg 2,所以lg(1+x)=≈0.007 5,所以100.007 5=1+x,得1+x=1.017,所以x=1.7%. 答案 C 規(guī)律方法 在實際問題中,有關人口增長、銀行利率、細胞分裂等增長率問題常用指數(shù)函數(shù)模型表示.通??梢员硎緸閥=N(1+p)x(其中N為基礎數(shù),p為增長率,x為時間)的形式.解題時,往往用到對數(shù)運算,要注意與已知表格中給定的值對應求解. 【訓練2】 某位股民購進某支股票,在接下來的交易時間內(nèi),他的這支股票先經(jīng)歷了n次漲停(每次上漲10%),又經(jīng)歷了n次跌停(每次下跌10%),則該股民這支股票的盈虧情況(不考慮其他費用)為( ) A.略有盈利 B.略有虧損 C.沒有盈利也沒有虧損 D.無法判斷盈虧情況 解析 設該股民購這支股票的價格為a元,則經(jīng)歷n次漲停后的價格為a(1+10%)n=a1.1n元,經(jīng)歷n次跌停后的價格為a1.1n(1-10%)n=a1.1n0.9n=a(1.10.9)n=0.99na<a,故該股民這支股票略有虧損. 答案 B 考點三 分段函數(shù)模型 【例3】 某旅游景點預計xx年1月份起前x個月的旅游人數(shù)的和p(x)(單位:萬人)與x的關系近似地滿足p(x)=x(x+1)(39-2x)(x∈N*,且x≤12).已知第x個月的人均消費額q(x)(單位:元)與x的近似關系是q(x)= (1)寫出xx年第x個月的旅游人數(shù)f(x)(單位:人)與x的函數(shù)關系式; (2)試問xx年第幾個月旅游消費總額最大?最大月旅游消費總額為多少元? 解 (1)當x=1時,f(1)=p(1)=37, 當2≤x≤12,且x∈N*時, f(x)=p(x)-p(x-1) =x(x+1)(39-2x)-(x-1)x(41-2x)=-3x2+40x, 驗證x=1也滿足此式, 所以f(x)=-3x2+40x(x∈N*,且1≤x≤12). (2)第x個月旅游消費總額為 g(x)= 即g(x)= ①當1≤x≤6,且x∈N*時, g′(x)=18x2-370x+1 400, 令g′(x)=0,解得x=5或x=(舍去). 當1≤x<5時,g′(x)>0, 當5<x≤6時,g′(x)<0, ∴當x=5時,g(x)max=g(5)=3 125(萬元). ②當7≤x≤12,且x∈N*時,g(x)=-480x+6 400是減函數(shù),∴當x=7時,g(x)max=g(7)=3 040(萬元). 綜上,xx年5月份的旅游消費總額最大,最大旅游消費總額為3 125萬元. 規(guī)律方法 (1)很多實際問題中,變量間的關系不能用一個關系式給出,這時就需要構建分段函數(shù)模型,如出租車的票價與路程的函數(shù)就是分段函數(shù).(2)求函數(shù)最值常利用基本不等式法、導數(shù)法、函數(shù)的單調(diào)性等方法.在求分段函數(shù)的最值時,應先求每一段上的最值,然后比較得最大值、最小值. 【訓練3】 某建材商場國慶期間搞促銷活動,規(guī)定:顧客購物總金額不超過800元,不享受任何折扣,如果顧客購物總金額超過800元,則超過800元部分享受一定的折扣優(yōu)惠,按下表折扣分別累計計算. 可以享受折扣優(yōu)惠金額 折扣率 不超過500元的部分 5% 超過500元的部分 10% 某人在此商場購物總金額為x元,可以獲得的折扣金額為y元,則y關于x的解析式為 y= 若y=30元,則他購物實際所付金額為________元. 解析 若x=1 300元,則y=5%(1 300-800)=25(元)<30(元),因此x>1 300. ∴由10%(x-1 300)+25=30,得x=1 350(元). 答案 1 350 [思想方法] 解函數(shù)應用問題的步驟(四步八字) (1)審題:弄清題意,分清條件和結論,理順數(shù)量關系,初步選擇數(shù)學模型; (2)建模:將自然語言轉化為數(shù)學語言,將文字語言轉化為符號語言,利用數(shù)學知識,建立相應的數(shù)學模型; (3)解模:求解數(shù)學模型,得出數(shù)學結論; (4)還原:將數(shù)學結論還原為實際問題的意義. 以上過程用框圖表示如下: [易錯防范] 1.解應用題思路的關鍵是審題,不僅要明白、理解問題講的是什么,還要特別注意一些關鍵的字眼(如“幾年后”與“第幾年后”),學生常常由于讀題不謹慎而漏讀和錯讀,導致題目不會做或函數(shù)解析式寫錯,故建議復習時務必養(yǎng)成良好的審題習慣. 2.在解應用題建模后一定要注意定義域,建模的關鍵是注意尋找量與量之間的相互依賴關系. 3.解決完數(shù)學模型后,注意轉化為實際問題寫出總結答案. 基礎鞏固題組 (建議用時:40分鐘) 一、選擇題 1.下表是函數(shù)值y隨自變量x變化的一組數(shù)據(jù),它最可能的函數(shù)模型是( ) x 4 5 6 7 8 9 10 y 15 17 19 21 23 25 27 A.一次函數(shù)模型 B.冪函數(shù)模型 C.指數(shù)函數(shù)模型 D.對數(shù)函數(shù)模型 解析 根據(jù)已知數(shù)據(jù)可知,自變量每增加1函數(shù)值增加2,因此函數(shù)值的增量是均勻的,故為一次函數(shù)模型. 答案 A 2.(xx合肥調(diào)研)某工廠6年來生產(chǎn)某種產(chǎn)品的情況是:前3年年產(chǎn)量的增長速度越來越快,后3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與時間t(年)的函數(shù)關系圖象正確的是( ) 解析 前3年年產(chǎn)量的增長速度越來越快,說明呈高速增長,只有A,C圖象符合要求,而后3年年產(chǎn)量保持不變,故選A. 答案 A 3.(xx北京東城期末)某企業(yè)投入100萬元購入一套設備,該設備每年的運轉費用是0.5萬元,此外每年都要花費一定的維護費,第一年的維護費為2萬元,由于設備老化,以后每年的維護費都比上一年增加2萬元.為使該設備年平均費用最低,該企業(yè)需要更新設備的年數(shù)為( ) A.10 B.11 C.13 D.21 解析 設該企業(yè)需要更新設備的年數(shù)為x,設備年平均費用為y,則x年后的設備維護費用為2+4+…+2x=x(x+1),所以x年的平均費用為y==x++1.5,由基本不等式得y=x++1.5≥2 +1.5=21.5,當且僅當x=,即x=10時取等號,所以選A. 答案 A 4.(xx孝感模擬)物價上漲是當前的主要話題,特別是菜價,我國某部門為盡快實現(xiàn)穩(wěn)定菜價,提出四種綠色運輸方案.據(jù)預測,這四種方案均能在規(guī)定的時間T內(nèi)完成預測的運輸任務Q0,各種方案的運輸總量Q與時間t的函數(shù)關系如圖所示,在這四種方案中,運輸效率(單位時間的運輸量)逐步提高的是( ) 解析 由運輸效率(單位時間的運輸量)逐步提高得,曲線上的點的切線斜率應逐漸增大,故函數(shù)的圖象應一直是下凹的,故選B. 答案 B 5.某電信公司推出兩種手機收費方式:A種方式是月租20元,B種方式是月租0元.一個月的本地網(wǎng)內(nèi)打出電話時間t(分鐘)與打出電話費s(元)的函數(shù)關系如圖,當打出電話150分鐘時,這兩種方式電話費相差( ) A.10元 B.20元 C.30元 D.元 解析 設A種方式對應的函數(shù)解析式為s=k1t+20, B種方式對應的函數(shù)解析式為s=k2t, 當t=100時,100k1+20=100k2,∴k2-k1=, t=150時,150k2-150k1-20=150-20=10. 答案 A 二、填空題 6.(xx江西六校聯(lián)考)A、B兩只船分別從在東西方向上相距145 km的甲乙兩地開出.A從甲地自東向西行駛.B從乙地自北向南行駛,A的速度是40 kmh,B的速度是 16 kmh,經(jīng)過________小時,AB間的距離最短. 解析 設經(jīng)過x h,A,B相距為y km, 則y=(0≤x≤),求得函數(shù)的最小值時x的值為. 答案 7.(xx長春模擬)一個容器裝有細沙a cm3,細沙從容器底下一個細微的小孔慢慢地勻速漏出,t min 后剩余的細沙量為 y=ae-bt(cm3),經(jīng)過 8 min后發(fā)現(xiàn)容器內(nèi)還有一半的沙子,則再經(jīng)過________min,容器中的沙子只有開始時的八分之一. 解析 當t=0時,y=a,當t=8時,y=ae-8b=a, ∴e-8b=,容器中的沙子只有開始時的八分之一時, 即y=ae-bt=a,e-bt==(e-8b)3=e-24b, 則t=24,所以再經(jīng)過16 min. 答案 16 8.在如圖所示的銳角三角形空地中,欲建一個面積最大的內(nèi)接矩形花園(陰影部分),則其邊長x為________m. 解析 設內(nèi)接矩形另一邊長為y,則由相似三角形性質可得=,解得y=40-x,所以面積S=x(40-x)=-x2+40x=-(x-20)2+400(0<x<40),當x=20時,Smax=400. 答案 20 三、解答題 9.(xx鄭州模擬)某化工廠引進一條先進生產(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,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)品平均出廠價為40萬元,那么當年產(chǎn)量為多少噸時,可以獲得最大利潤?最大利潤是多少? 解 (1)每噸平均成本為(萬元). 則=+-48≥2 -48=32, 當且僅當=,即x=200時取等號. ∴年產(chǎn)量為200噸時,每噸平均成本最低為32萬元. (2)設年獲得總利潤為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, R(x)有最大值為-(210-220)2+1 680=1 660. ∴年產(chǎn)量為210噸時,可獲得最大利潤1 660萬元. 10.在扶貧活動中,為了盡快脫貧(無債務)致富,企業(yè)甲將經(jīng)營狀況良好的某種消費品專賣店以5.8萬元的優(yōu)惠價格轉讓給了尚有5萬元無息貸款沒有償還的小型企業(yè)乙,并約定從該店經(jīng)營的利潤中,首先保證企業(yè)乙的全體職工每月最低生活費的開支3 600元后,逐步償還轉讓費(不計息).在甲提供的資料中:①這種消費品的進價為每件14元;②該店月銷量Q(百件)與銷售價格P(元)的關系如圖所示;③每月需各種開支2 000元. (1)當商品的價格為每件多少元時,月利潤扣除職工最低生活費的余額最大?并求最大余額; (2)企業(yè)乙只依靠該店,最早可望在幾年后脫貧? 解 設該店月利潤余額為L元, 則由題設得L=Q(P-14)100-3 600-2 000, 由銷量圖易得Q= 代入①式得 L= (1)當14≤P≤20時,Lmax=450元,此時P=19.5元; 當20<P≤26時,Lmax=元,此時P=元. 故當P=19.5元時,月利潤余額最大,為450元. (2)設可在n年后脫貧, 依題意有12n450-50 000-58 000≥0,解得n≥20. 即最早可望在20年后脫貧. 能力提升題組 (建議用時:25分鐘) 11.為了預防信息泄露,保證信息的安全傳輸,在傳輸過程中都需要對文件加密,有一種為加密密鑰密碼系統(tǒng)(Private Key Cryptosystem),其加密、解密原理為:發(fā)送方由明文→密文(加密),接收方由密文→明文(解密).現(xiàn)在加密密鑰為y=kx3,如“4”通過加密后得到密文“2”,若接受方接到密文“”,則解密后得到的明文是( ) A. B. C.2 D. 解析 由題目可知加密密鑰y=kx3是一個冪函數(shù)型,由已知可得,當x=4時,y=2,即2=k43,解得k==.故y=x3,顯然令y=,則=x3,即x3=,解得x=. 答案 A 12.某廠有許多形狀為直角梯形的鐵皮邊角料,如圖,為降低消耗,開源節(jié)流,現(xiàn)要從這些邊角料上截取矩形鐵片(如圖中陰影部分)備用,當截取的矩形面積最大時,矩形兩邊長x,y應為( ) A.x=15,y=12 B.x=12,y=15 C.x=14,y=10 D.x=10,y=14 解析 由三角形相似得=.得x=(24-y), ∴S=xy=-(y-12)2+180, ∴當y=12時,S有最大值,此時x=15. 答案 A 13.一個工廠生產(chǎn)某種產(chǎn)品每年需要固定投資100萬元,此外每生產(chǎn)1件該產(chǎn)品還需要增加投資1萬元,年產(chǎn)量為x(x∈N*)件.當x≤ 20時,年銷售總收入為(33x-x2)萬元;當x>20時,年銷售總收入為260萬元.記該工廠生產(chǎn)并銷售這種產(chǎn)品所得的年利潤為y萬元,則y(萬元)與x(件)的函數(shù)關系式為________,該工廠的年產(chǎn)量為________件時,所得年利潤最大(年利潤=年銷售總收入-年總投資). 解析 當0<x≤20時,y=(33x-x2)-x-100=-x2+32x-100;當x>20時,y=260-100-x=160-x. 故y=(x∈N*). 當0<x≤20時,y=-x2+32x-100=-(x-16)2+156,x=16時,ymax=156.而當x>20時,160-x<140,故x=16時取得最大年利潤. 答案 y=(x∈N*) 16 14.已知某物體的溫度θ(單位:攝氏度)隨時間t(單位:分鐘)的變化規(guī)律:θ=m2t+21-t(t≥0,并且m>0). (1)如果m=2,求經(jīng)過多少時間,物體的溫度為5攝氏度; (2)若物體的溫度總不低于2攝氏度,求m的取值范圍. 解 (1)若m=2,則θ=22t+21-t=2, 當θ=5時,2t+=,令2t=x≥1,則x+=, 即2x2-5x+2=0,解得x=2或x=(舍去), 此時t=1.所以經(jīng)過1分鐘,物體的溫度為5攝氏度. (2)物體的溫度總不低于2攝氏度,即θ≥2恒成立. 亦m2t+≥2恒成立,亦即m≥2恒成立. 令=x,則0<x≤1,∴m≥2(x-x2), 由于x-x2≤,∴m≥. 因此,當物體的溫度總不低于2攝氏度時,m的取值范圍是.- 配套講稿:
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