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文檔簡介
函數(shù)模型的應(yīng)用
【知識(shí)點(diǎn)梳理】
知識(shí)點(diǎn)一、幾種常見的函數(shù)模型
1、一次函數(shù)模型:y=kx+b(k,〃為常數(shù),k≠0')
2、二次函數(shù)模型:y=ax1+bx+c(4,b,c為常數(shù),a≠0)
3、指數(shù)函數(shù)模型:y=ba'+c(o,A,C為常數(shù),b≠0,α>0且4κl)
4、對(duì)數(shù)函數(shù)模型:y="zk>gι,x+"("z,","為常數(shù),m≠O,a>0ELa≠↑)
5、幕函數(shù)模型:y=ax"+b(",Z?為常數(shù),a≠0)
,八u∏pw,■皿[ax+b,x<m
6、分段函數(shù)模t型:y=<
[cx+a,x≥m
知識(shí)點(diǎn)二、解答應(yīng)用問題的基本思想和步驟
1、解應(yīng)用題的基本思想
2、解答函數(shù)應(yīng)用題的基本步驟
求解函數(shù)應(yīng)用題時(shí)一般按以下幾步進(jìn)行:
第一步: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.
第二步:建模
在細(xì)心閱讀與深入理解題意的基礎(chǔ)上,引進(jìn)數(shù)學(xué)符號(hào),將問題的非數(shù)學(xué)語言合理轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)語言,然
后根據(jù)題意,列出數(shù)量關(guān)系,建立函數(shù)模型.這時(shí),要注意函數(shù)的定義域應(yīng)符合實(shí)際問題的要求.
第三步:求模
運(yùn)用數(shù)學(xué)方法及函數(shù)知識(shí)進(jìn)行推理、運(yùn)算,求解數(shù)學(xué)模型,得出結(jié)果.
第四步:還原
把數(shù)學(xué)結(jié)果轉(zhuǎn)譯成實(shí)際問題作出解答,對(duì)于解出的結(jié)果要代入原問題中進(jìn)行檢驗(yàn)、評(píng)判,使其符合實(shí)
際背景.
上述四步可概括為以下流程:
實(shí)際問題(文字語言)=數(shù)學(xué)問題(數(shù)量關(guān)系與函數(shù)模型)=建模(數(shù)學(xué)語言)=求模(求解數(shù)學(xué)
問題)=反饋(還原成實(shí)際問題的解答).
知識(shí)點(diǎn)三、解答函數(shù)應(yīng)用題應(yīng)注意的問題
首先,要認(rèn)真閱讀理解材料.應(yīng)用題所用的數(shù)學(xué)語言多為“文字語言、符號(hào)語言、圖形語言”并用,往
往篇幅較長,立意有創(chuàng)新脫俗之感.閱讀理解材料要達(dá)到的目標(biāo)是讀懂題目所敘述的實(shí)際問題的意義,領(lǐng)
悟其中的數(shù)學(xué)本質(zhì),接受題目所約定的臨時(shí)性定義,理解題目中的量與量的位置關(guān)系、數(shù)量關(guān)系,確立解
體思路和下一步的努力方向,對(duì)于有些數(shù)量關(guān)系較復(fù)雜、較模糊的問題,可以借助畫圖和列表來理清它.
其次,建立函數(shù)關(guān)系.根據(jù)前面審題及分析,把實(shí)際問題“用字母符號(hào)、關(guān)系符號(hào)''表達(dá)出來,建立函
數(shù)關(guān)系.
其中,認(rèn)真閱讀理解材料是建立函數(shù)模型的關(guān)鍵.在閱讀這一過程中應(yīng)像解答語文和外語中的閱讀問
題一樣,有“泛讀"與''精讀”之分.這是因?yàn)橐话愕膽?yīng)用問題,一方面為了描述的問題與客觀實(shí)際盡可能地
相吻合,就必須用一定的篇幅描述其中的情境;另一方面有時(shí)為了思想教育方面的需要,也要用一些非數(shù)
量關(guān)系的語言來敘述,而我們解決問題所關(guān)心的東西是數(shù)量關(guān)系,因此對(duì)那些敘述的部分只需要“泛讀”即
可.反過來,對(duì)那些刻畫數(shù)量關(guān)系、位置關(guān)系、對(duì)應(yīng)關(guān)系等與數(shù)學(xué)有關(guān)的問題的部分,則應(yīng)“精讀”,一遍
不行再來一遍,直到透徹地理解為止,此時(shí)切忌草率.
【題型歸納目錄】
題型一:一次函數(shù)與二次函數(shù)模型的應(yīng)用
題型二:分段函數(shù)模型的應(yīng)用
題型三:指數(shù)或?qū)?shù)函數(shù)模型的應(yīng)用
題型四:擬合函數(shù)模型的應(yīng)用問題
題型五:根據(jù)實(shí)際問題的增長率選擇合適的函數(shù)模型
【典型例題】
題型一:一次函數(shù)與二次函數(shù)模型的應(yīng)用
例L(2022?江蘇?宿遷中學(xué)高一期中)黨的十九大報(bào)告明確要求繼續(xù)深化國有企業(yè)改革,發(fā)展混合所有制
經(jīng)濟(jì),培育具有全球競爭力的世界一流企業(yè),這為我們深入推進(jìn)公司改革發(fā)展指明了方向,提供了根本遵
循.某企業(yè)抓住機(jī)遇推進(jìn)生產(chǎn)改革,從單一產(chǎn)品轉(zhuǎn)為生產(chǎn)A,B兩種產(chǎn)品,根據(jù)市場調(diào)查與市場預(yù)測(cè),A
產(chǎn)品的利潤與投資成正比,且當(dāng)投資2萬元時(shí),利潤為1萬元;8產(chǎn)品的利潤與投資的算術(shù)平方根成正比,
且當(dāng)投資4萬元時(shí),利潤為4萬元.
(1)分別求出A,8兩種產(chǎn)品的利潤表示為投資的函數(shù)關(guān)系式;
(2)該企業(yè)已籌集到10萬元資金,并全部投入到A,B兩種產(chǎn)品的生產(chǎn),問:怎樣分配這10萬元資金,才
能使企業(yè)獲得最大利潤,最大利潤是多少?
【解析】(1)設(shè)投資為X萬元,
則A產(chǎn)品的利潤yλ=kx,8產(chǎn)品的利潤yβ=ty∕x,
由題意得,T=2k,4="r,解得A=g,1=2,
所以A產(chǎn)品的利潤以=g*(x2。),B產(chǎn)品的利潤為=24(x≥θ).
(2)設(shè)企業(yè)利潤為W,分配給8產(chǎn)品的投資為X萬元,則分配給4產(chǎn)品的投資為°。一X)萬元,
所以卬=⑦+%=;(Io-X)+2?=-g(?-2)+7(θ≤x≤lθ),
故當(dāng)石=2,即XE時(shí),企業(yè)利潤W取得最大值7,
所以這10萬元資金中有6萬元投資給A產(chǎn)品,4萬元投資給5產(chǎn)品,可使企業(yè)獲得最大利潤,且最大利潤
為7萬元.
例2.(2022.貴州貴陽.高一階段練習(xí))某種雜志原以每本2.5元的價(jià)格銷售,可以售出8萬本,據(jù)市場調(diào)
查,雜志的單價(jià)每提高0.1元,銷售量就可能減少2000本,若提價(jià)后定價(jià)為X(單位:元),銷售總收入),
(單位:萬元)
(1)提價(jià)后如何定價(jià)才能使銷售總收入最大?銷售總收入最大值是多少?(精確到0.1)
(2)如何定價(jià)才能使提價(jià)后的銷售總收入不低于20萬元?
【解析】(1)由題意可得
y=(8-^^^?0.2卜=-2X2+13X,(X≈≥2.5)
當(dāng)x===3?3(元)時(shí),ynwι=萼=211(萬元).
4o
即定價(jià)為每本3.3元可使銷售總收入最大,銷售總收入最大值約為21.1萬元.
(2)由題意可得
-2X2+13X>20=>2X2-13x+20<O
^>2.5≤x<4
所以,當(dāng)每本雜志的定價(jià)不低于2.5元且不超過4元時(shí),提價(jià)后的銷售總收入不低于20萬元.
例3.(2022?湖北?孝感魯迅高級(jí)中學(xué)有限公司高一階段練習(xí))某產(chǎn)品生產(chǎn)廠家根據(jù)以往的銷售經(jīng)驗(yàn)得到下
面有關(guān)生產(chǎn)銷售的統(tǒng)計(jì)規(guī)律:每生產(chǎn)產(chǎn)品x(百臺(tái)),其總成本為G(x)(萬元),其中固定成本為2.8萬元,
并且每生產(chǎn)1百臺(tái)的生產(chǎn)成本為1萬元(總成本=固定成本+生產(chǎn)成本).銷售收入R(X)(萬元)滿足:
—O4γ~+42τC)VXV5XG^N
R(X)=,假定該產(chǎn)品產(chǎn)銷平衡(即生產(chǎn)的產(chǎn)品都能賣掉),根據(jù)上述統(tǒng)計(jì)規(guī)律,
r
Il,x>5rxeN
請(qǐng)完成下列問題.
⑴寫出利潤函數(shù)),=f(x)的解析式(利潤=銷售收入-總成本);
(2)工廠生產(chǎn)多少臺(tái)產(chǎn)品時(shí),可使利潤最大,最大利潤為多少?
【解析】(1)由題意可得:G(X)=X+2.8,
~[-0.4Λ?2÷4.2X,0<?<5,XeN
R(X)=V,
ll,x>5rxeN
-OAx2+3.2X-2.8,0<x<5reN
.?.∕(x)=R(x)-G(x)=<r
8.2-xrr>5vreN
(2)當(dāng)x>5時(shí),/(X)單調(diào)遞減,
.?.∕(x)<∕(5)=3.2(萬元),
當(dāng)0≤x≤5時(shí),函數(shù)/(x)=-0.4(x-4r+3.6,
當(dāng)x=4時(shí),/(x)有最大值為3.6(萬元),
綜上:當(dāng)工廠生產(chǎn)4百臺(tái)產(chǎn)品時(shí),可使贏利最大為3.6萬元.
變式1.(2022?寧夏六盤山高級(jí)中學(xué)高一階段練習(xí))某小型服裝廠生產(chǎn)一種風(fēng)衣,日銷貨量X件(XeN*)
與貨價(jià)P元/件之間的關(guān)系為P=160-2X,生產(chǎn)X件所需成本為C=500+30x元.
(1)若該廠某日的銷貨量是30件,求該廠當(dāng)日的獲利是多少元?
(2)若該廠日獲利不少于1300元,求該廠日產(chǎn)量的取值范圍.
【解析】(1)當(dāng)x=30時(shí),〃和領(lǐng)以2?,C㈱Φ4<3O?,
所以該廠當(dāng)日的獲利是30()714∞=16(X)(元);
(2)設(shè)該廠日獲利為九則由題意得
>,=(160-2x)x-(500+30X)=-2x1+130x-500,
由y21300,得-2√+I30X-50021300,
所以/_65X+900M0,即(x—20)(x-45)M0,
解得204x<45,
所以當(dāng)日產(chǎn)量在20到45件之間(含20件和45件)時(shí),日獲利不少于1300元.
變式2.(2022?重慶?西南大學(xué)附中高一階段練習(xí))2022年8月9日,美國總統(tǒng)拜登簽署《2022年芯片與科
學(xué)法案》.對(duì)中國的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)來說,短期內(nèi)可能會(huì)受到“芯片法案''負(fù)面影響,但它不是決定性的,因?yàn)樗?/p>
將激發(fā)中國自主創(chuàng)新的更強(qiáng)爆發(fā)力和持久動(dòng)力.某企業(yè)原有400名技術(shù)人員,年人均投入。萬元(4>0),
現(xiàn)為加大對(duì)研發(fā)工作的投入,該企業(yè)把原有技術(shù)人員分成技術(shù)人員和研發(fā)人員,其中技術(shù)人員X名(XeN
且100≤x≤275),調(diào)整后研發(fā)人員的年人均投入增加(4x)%,技術(shù)人員的年人均投入調(diào)整為“(〃Lll)萬
元.
(1)若要使調(diào)整后研發(fā)人員的年總投入不低于調(diào)整前400名技術(shù)人員的年總投入,求調(diào)整后的研發(fā)人員的人
數(shù)最少為多少人?
(2)為了激勵(lì)研發(fā)人員的工作熱情和保持技術(shù)人員的工作積極性,企業(yè)決定在投入方面要同時(shí)滿足以下兩個(gè)
條件:①研發(fā)人員的年總投入始終不低于技術(shù)人員的年總投入;②技術(shù)人員的年人均投入始終不減少.請(qǐng)
問是否存在這樣的實(shí)數(shù)用,滿足以上兩個(gè)條件,若存在,求出加的范圍;若不存在,說明理由.
【解析】(1)依題意可得調(diào)整后研發(fā)人員的年人均投入為口+(4x)%]“萬元,
則(400-x)[1+(4x)%]α>400?,(?>0),整理得0.04√-15x≤0.
解得OVXM375,
因?yàn)閄eN且100≤x4275,所以IooMX4275,故125≤400-x≤300,
所以要使這(400-x)名研發(fā)人員的年總投入不低于調(diào)整前400名技術(shù)人員的年總投入,調(diào)整后的研發(fā)人員
的人數(shù)最少為125人.
(400-x)[l+(4X)%1Λ≥Λ^m-----?a
(2)由條件①研發(fā)人員的年總投入始終不低于技術(shù)人員的年總投入,得I25>
上式兩邊同除以利得(——4001V1+X—A≥A72Zx--,整理得加≤4竺00"+Y9+15;
?XJ?25J25X25
由條件②由技術(shù)人員年人均投入不減少,得“("2-∣∣)na,解得m≥∣∣+l;
假設(shè)存在這樣的實(shí)數(shù)機(jī),使得技術(shù)人員在已知范圍內(nèi)調(diào)整后,滿足以上兩個(gè)條件,
即∣∣+l≤m≤也+點(diǎn)+15(100≤x≤275)恒成立,
..,.400
因?yàn)椤?
X
當(dāng)且僅當(dāng)4"020=白X,即X=Ioo時(shí)等號(hào)成立,所以機(jī)≤23,
X25
9χ
又因?yàn)镮ooVX≤275,當(dāng)尤=275時(shí),石+1取得最大值23,所以m≥23,
所以23≤w≤23,即加=23,
即存在這樣的m滿足條件,其范圍為帆G{23}.
【方法技巧與總結(jié)】
1、一次函數(shù)模型的應(yīng)用
利用一次函數(shù)求最值,常轉(zhuǎn)化為求解不等式如+b≥o(或≤o)?解答時(shí),注意系數(shù)”的正負(fù),也可
以結(jié)合函數(shù)圖象或其單調(diào)性來求最值.
2、二次函數(shù)模型的應(yīng)用
構(gòu)建二次函數(shù)模型解決最優(yōu)問題時(shí),可以利用配方法、判別式法、換元法、討論函數(shù)的單調(diào)性等方法
求最值,也可以根據(jù)函數(shù)圖象的對(duì)稱軸與函數(shù)定義域的對(duì)應(yīng)區(qū)間之間的位置關(guān)系討論求解,但一定要注意
自變量的取值范圍.
題型二:分段函數(shù)模型的應(yīng)用
例4.(2022?江蘇省灌云高級(jí)中學(xué)高一期末)我國某企業(yè)自主研發(fā)了一款具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的平板電腦,
并從2021年起全面發(fā)售.經(jīng)測(cè)算,生產(chǎn)該平板電腦每年需投入固定成本1350萬元,每生產(chǎn)X(千臺(tái))電
ax2+100x+1000,0<x<40,
腦需要另投成本7(x)萬元,且T(X)=",IOOoO力“,八另外每臺(tái)平板電腦售價(jià)為0.6萬元,假設(shè)每
60Ix+--------745(U240,
X
年生產(chǎn)的平板電腦能夠全部售出.已知2021年共售出10000臺(tái)平板電腦,企業(yè)獲得年利潤為1650萬元.
(1)求該企業(yè)獲得年利潤W(X)(萬元)關(guān)于年產(chǎn)量X(千臺(tái))的函數(shù)關(guān)系式;
(2)當(dāng)年產(chǎn)量為多少千臺(tái)時(shí),該企業(yè)所獲年利潤最大?并求最大年利潤.
【解析Xl)IoOOo臺(tái)=10千臺(tái),則7(1°)T00"+2000,根據(jù)題意得:0?6xl0000-IOoa-2000-1350=165°,
解得a=l°.
當(dāng)0<x<40時(shí),W(x)=0.6X1000Λ-1350-10%2-100X-1000=-1Ox2+500%-2350,
當(dāng)x≥40時(shí),
W(x)=O.6×IO(X)x-135O-6Olx-^^+745O=-x-^^+61OO,
XX
-1Ox2+5OOx-2350,OaV40
綜上所述Wa)=IOOOO“、八一八
-X----------+61OOi340
X
(2)當(dāng)0<xv40時(shí),W(X)=-IoR2+500x-2350=—10(戈一25產(chǎn)+3900
當(dāng)X=25時(shí),W(X)取得最大值W(X)max=3900;
當(dāng)x≥4()時(shí),
IOOOO
W(X)=-X-+6100=900,
X
當(dāng)且僅當(dāng)X=IoO時(shí),W(X)a=5900
因?yàn)?900>3900,
故當(dāng)年產(chǎn)量為100千臺(tái)時(shí),該企業(yè)所獲年利潤最大,最大年利潤為5900萬元.
例5.(2022.甘肅.高臺(tái)縣第一中學(xué)高一期中)某公司為使產(chǎn)品能在市場有更大的份額占比,制定了一個(gè)激
勵(lì)銷售人員的獎(jiǎng)勵(lì)方案,當(dāng)銷售利潤不超過10萬元時(shí)按銷售利潤的15%進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì),當(dāng)銷售利潤超過10萬
元時(shí),前10萬元按銷售利潤的15%進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì),若超出部分為A萬元,則超出部分按21og?A進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì).記
獎(jiǎng)金為》(單位:萬元),銷售利潤為X(單位:萬元).
(1)寫出獎(jiǎng)金y關(guān)于銷售利潤X的關(guān)系式;
(2)如果某業(yè)務(wù)員要得到7.5萬元的獎(jiǎng)金,那么他的銷售利潤是多少萬元?
【解析】(1)由題意知當(dāng)°MχMio時(shí),y=o」5x,
當(dāng)x>10時(shí),γ=1.5+21og2(x-10),
所以Ijl.5+21og2(x7θ),x>10:
⑵由題意Q1°,則L5+21og2(x-10)=7.5,
所以log?(x-10)=3,解得χ=18,
所以該業(yè)務(wù)員的銷售利潤為18萬元時(shí),才可獲得7.5萬元獎(jiǎng)金.
例6.(2022?山東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)高一階段練習(xí))濟(jì)南市地鐵項(xiàng)目正在加火如荼的進(jìn)行中,通車后將給市民出
行帶來便利,已知某條線路通車后,列車的發(fā)車時(shí)間間隔r(單位:分鐘)滿足2≤r≤20,經(jīng)市場調(diào)研測(cè)
算,列車載客量與發(fā)車時(shí)間間隔f相關(guān),當(dāng)10≤f≤20時(shí)列車為滿載狀態(tài),載客量為500人,當(dāng)2≤f<l()時(shí),
載客量會(huì)減少,減少的人數(shù)與(1。-。的平方成正比,且發(fā)車時(shí)間間隔為2分鐘時(shí)的載客量為372人,記列
車載客量為PQ).
(1)求PQ)的表達(dá)式,并求當(dāng)發(fā)車時(shí)間間隔為5分鐘時(shí),列車的載客量;
(2)若該線路每分鐘的凈收益為Q(r)=8P(/);26、6-60(元),問當(dāng)發(fā)車時(shí)間間隔為多少時(shí)?,該線路每分鐘
的凈收益最大,并求出最大值.
[解析](1)由題設(shè),當(dāng)2≤f<10時(shí),令pQ)=500T(10τ)?
又發(fā)車時(shí)間間隔為2分鐘時(shí)的載客量為372人,
2
Λjp(2)=500-?(10-2)=372,解得&=2.
300+40f-2∕2,2<r<10
:.P(t)=
500,10<r<20
故,=5時(shí),P⑸=500-2x(10-5)2=450,
所以當(dāng)發(fā)車時(shí)間間隔為5分鐘時(shí),列車的載客量為450人.
260-16r-竿,2<∕<10
QQ)=
1344
-——60,10</<20
(2)由(1)知:
:2<r<10時(shí),Q(t)≤260-2,16:?學(xué)=132當(dāng)且僅當(dāng)f=4等號(hào)成立,
Λ2≤r<10±β(0max=Q(4)=132,
而10≤Y20上,。⑺單調(diào)遞減,則。Q)nm=Q(Io)=74.4,
綜上,時(shí)間間隔為4分鐘時(shí),每分鐘的凈收益最大為132元.
變式3.(2022.山東.淄博職業(yè)學(xué)院高一階段練習(xí))某市為鼓勵(lì)居民節(jié)約用電,采用階梯電價(jià)的收費(fèi)方式,
當(dāng)月用電量不超過100度的部分,按0.4元/度收費(fèi);超過100度的部分,按0.8元/度收費(fèi).
(1)若某戶居民用電量為120度,則該月電費(fèi)為多少元?
(2)若某戶居民某月電費(fèi)為60元,則其用電量為多少度?
【解析】(1)設(shè)用電量為X度,對(duì)應(yīng)電費(fèi)為>元,
由題意得:當(dāng)x≤100時(shí),y=0.4%;
當(dāng)x>100時(shí),y=l∞×0.4+(x-l∞)×0.8=0.8x-40,
[0.4XX4100
即y=↑,
[0.8x-40,x>100
當(dāng)x=120時(shí),y=0.8×120-40=56,
所以該月電費(fèi)為56元;
(2)因?yàn)閤≤100時(shí),y=0.4x≤°.4χl0°=4°<6°,
所以該戶用電量超過了100度,
令0.8x-40=60,解得:X=I25,
故其用電量為125度.
變式4.(2022?福建省寧德第一中學(xué)高一階段練習(xí))為響應(yīng)國家提出的“大眾創(chuàng)業(yè)萬眾創(chuàng)新”的號(hào)召,小王
大學(xué)畢業(yè)后決定利用所學(xué)專業(yè)進(jìn)行自主創(chuàng)業(yè),生產(chǎn)某小型電子產(chǎn)品,經(jīng)過市場調(diào)研,生產(chǎn)該小型電子產(chǎn)品
需投入年固定成本2萬元,每生產(chǎn)X萬件,需另投入波動(dòng)成本W(wǎng)(X)萬元,已知在年產(chǎn)量不足4萬件時(shí),
1C64
W(X)=3χ2+4χ,在年產(chǎn)量不小于4萬件時(shí),W(X)=7x+;-27,每件產(chǎn)品售價(jià)6元,通過市場分析,
小王生產(chǎn)的產(chǎn)品當(dāng)年能全部售完.
(1)寫出年利潤P(X)(萬元)關(guān)于年產(chǎn)量X(萬件)的函數(shù)解析式(年利潤=年銷售收入-固定成本-波動(dòng)
成本.)
(2)年產(chǎn)量為多少萬件時(shí),小王在這一產(chǎn)品的生產(chǎn)中所獲年利潤最大?最大年利潤是多少?
P(X)=6Λ-2-(-X2+4x)=—X2+Ix-I
【解析】⑴當(dāng)0<x<4時(shí),33,
6464
當(dāng)x≥4時(shí),P(X)=6x-2-(7x+—-27)=25-x——,
——X2+2X-2,0<X<4
3
故年利潤P(X)關(guān)于X的函數(shù)關(guān)系式為尸(χ)=<
64
25-x--Λ>4
--√÷2x-2,0<x<4
25-%-----rr>4
(2)由(1)知,
當(dāng)0<x<4時(shí),P(X)=-#+2x-2=T(X-3)2+1,
故P(X)在(0,3)上單調(diào)遞增,在(3,4)上單調(diào)遞減,
所以P(x)mα=尸⑶=1,
當(dāng)x44時(shí),P(X)=25-
當(dāng)且僅當(dāng)x=匕,即X=8時(shí)?,等號(hào)成立,
X
故當(dāng)年產(chǎn)量為8萬件時(shí),所獲利潤最大,最大利潤為9萬元.
變式5.(2022.浙江?高一階段練習(xí))麗水市某工廠生產(chǎn)甲產(chǎn)品的年固定成本為200萬元,若甲產(chǎn)品的年產(chǎn)
量為X萬件,則需另投入成本[x)(萬元).已知甲產(chǎn)品年產(chǎn)量不超過100萬件時(shí),r(x)=;/+14x;甲產(chǎn)
1Λβββ
品年產(chǎn)量大于100萬件時(shí),/(x)=51x+-=-l450.因設(shè)備限制,甲產(chǎn)品年產(chǎn)量不超過200萬件.現(xiàn)已
X—60
知甲產(chǎn)品的售價(jià)為50元/件,且年內(nèi)生產(chǎn)的甲產(chǎn)品能全部銷售完.設(shè)該廠生產(chǎn)甲產(chǎn)品的年利潤為乙(萬元).
(1)寫出L關(guān)于X的函數(shù)解析式Mx);
(2)當(dāng)年產(chǎn)量X為多少時(shí),該廠生產(chǎn)甲產(chǎn)品所獲的利潤L最大?
?(^)=50x-∣?X2+14X∣-200=-^X2+36X-200
【解析】⑴當(dāng)O<x≤lθθ時(shí),UJ4,
當(dāng)10()<x≤2(X)時(shí),UX)=50x-(5IX+^^-145θ]-2θO=-X-1^+1250,
—x~÷36X—200,0<X≤100
4
故L(X)=V
-x-lθθθθ+1250,100<Λ≤200
X-60
L(X)=-?l(x-72)2+1096
⑵①當(dāng)0<x≤100時(shí),I,4
當(dāng)X=72時(shí),L(x)max=Λ(72)=1096.
②當(dāng)100<x≤200時(shí),
41190-2J(X-60)?^^=990.
L(X)=I19O-(x-60)÷≡
當(dāng)且僅當(dāng)x-60=3縹,即x=160時(shí)等號(hào)成立,
X-60
因?yàn)?096>990,所以L(X)max=1096.
答:當(dāng)年產(chǎn)量為72萬件時(shí),該廠所獲利潤最大,最大利潤為1096
變式6.(2022.湖南師大附中高一階段練習(xí))黨的十八大以來,精準(zhǔn)扶貧取得了歷史性成就,其中產(chǎn)業(yè)扶
貧是扶貧工作的一項(xiàng)重要舉措,長沙某駐村扶貧小組在湘西某貧困村實(shí)施產(chǎn)業(yè)扶貧,計(jì)劃幫助該村進(jìn)行舜
猴桃的種植與銷售,為了迎合大眾需求,提高銷售量,將以裝盒售賣的方式銷售.經(jīng)市場調(diào)研,若要提高
銷售量,則掰猴桃的售價(jià)需要相應(yīng)的降低,已知狒猴桃的種植與包裝成本為24元/盒,且每萬盒搟猴桃的
56-2x,0<x≤10
銷售收入/(x)(單位:萬元)與售價(jià)量X(單位:萬盒)之間滿足關(guān)系式/(x)=]76I3281440^?θ.
.XX2'
(1)寫出利潤F(X)(單位:萬元)關(guān)于銷售量X(單位:萬盒)的關(guān)系式;(利潤=銷售收入一成本)
(2)當(dāng)銷售量為多少萬盒時(shí),該村能夠獲得最大利潤?此時(shí)最大利潤是多少?
【解析】⑴當(dāng)°<x41°時(shí),'(x)=x∕(x)-24X=56X—2/—24x=—2∕+32X,
(3281440A1440
當(dāng)x>10時(shí),F(xiàn)(x)=x∕(x)-24x=xl17.6+—一一I-24x=-6.4x------+328,
-2x1+32x,0<x≤10
故尸(X)=I1440.
7-6.4X-------+328,x>10
、X
(2)當(dāng)0<x≤10時(shí),尸(X)=-2Y+32x=-2(x-8f+128
故當(dāng)x=8時(shí),F(xiàn)(X)取得最大值,且最大值為128,
當(dāng)x>10時(shí),
1440(1440、1440
F(X)=-6.4X———+328=-16.4X+l+328≤-2.6.4x.——+328=136,
1440
、“山僅當(dāng)64r=T.即.E5,倒小上去)時(shí),等號(hào)成".:!K/")以得最大俏.IL最大但為136.
X
由于136?128,
所以銷售量為15萬盒時(shí),該村的獲利最大,此時(shí)的最大利潤為136萬元.
【方法技巧與總結(jié)】
1、分段函數(shù)的“段''一定要分得合理,不重不漏.
2、分段函數(shù)的定義域?yàn)閷?duì)應(yīng)每一段自變量取值范圍的并集.
3、分段函數(shù)的值域求法:逐段求函數(shù)值的范圍,最后比較再下結(jié)論.
題型三:指數(shù)或?qū)?shù)函數(shù)模型的應(yīng)用
例7.(2022?山東?德州市陵城區(qū)翔龍高級(jí)中學(xué)高一階段練習(xí))水葫蘆原產(chǎn)于巴西能凈化水質(zhì)蔓延速度極快,
在巴西由于受生物天敵的鉗制,僅以一種觀賞性的植物分布于水體.某市2018年底,為了凈化某水庫的水
質(zhì)引入了水葫蘆,這些水葫蘆在水中蔓延速度越來越快2019年一月底,水葫蘆覆蓋面積為16π√,到了四
月底測(cè)得水葫蘆覆蓋面積為54π?,水葫蘆覆蓋面積)(單位:H?),與時(shí)間X(單位:月)的關(guān)系有兩個(gè)
函數(shù)模型y=A4*(A>0且。>1)與y=mx2+n{m〉0)可供選擇.
(1)分別求出兩個(gè)函數(shù)模型的解析式
(2)今測(cè)得2019年5月底水葫蘆的覆蓋面積約為80π√,從上述兩個(gè)函數(shù)模型中選擇更合適的一個(gè)模型求水
2
葫蘆覆蓋面積達(dá)到640m的最小月份.(參考數(shù)據(jù):Ig2≈0.30,lg3≈0.48)
【解析】⑴依題意函數(shù)過點(diǎn)(1/6)和(4,54),
若選擇模型y=kax,
如=163,32
則而=54'解得"萬,F(xiàn)
故函數(shù)模型為專3
y=(x>0).
若選擇模型y=rnx2+n,
"2+〃=163?202
則⑹〃〃解得時(shí)話一
+=54'^15^
故函數(shù)模型為y=j∣x2+ηy(x>0).
當(dāng)x=5時(shí),號(hào)用
=81
(2)若選擇模型V=履",
若選擇模型y=如2+〃,BPγ=X2,?x=5∏`tj=-×52+—=76.8,
1?ID
因?yàn)閨81-80∣<∣76.8-80∣,所以y=絲(|)更合適,
令,CJ≥640,則[?)≥60,兩邊取對(duì)數(shù)可得對(duì)2愴60,
、lg60_lg2+lg3+l
≈-?9.89
則1?Ig3-∣g20.18
62
所以水葫蘆覆蓋面積達(dá)到640n√的最小月份是10月份.
例8.(2022.福建.莆田第五中學(xué)高一階段練習(xí))美國對(duì)中國芯片的技術(shù)封鎖激發(fā)了中國“芯”的研究熱潮.某
公司研發(fā)的A,B兩種芯片都已經(jīng)獲得成功.該公司研發(fā)芯片已經(jīng)耗費(fèi)資金2千萬元,現(xiàn)在準(zhǔn)備投入資金進(jìn)
行生產(chǎn).經(jīng)市場調(diào)查與預(yù)測(cè),生產(chǎn)A芯片的毛收入與投入的資金成正比,已知每投入1千萬元,公司獲得
毛收入0.25千萬元;生產(chǎn)B芯片的毛收入千萬元)與投入的資金*(千萬元)的函數(shù)關(guān)系為y=履"(x>0),
其圖象如圖所示.
(1)試分別求出生產(chǎn)48兩種芯片的毛收入V(千萬元)與投入的資金X(千萬元)的函數(shù)關(guān)系式;
(2)現(xiàn)在公司準(zhǔn)備投入4億元資金同時(shí)生產(chǎn)AB兩種芯片,求分別對(duì)A,B兩種芯片投入多少資金時(shí),該公司
可以獲得最大凈利潤,并求出最大凈利潤.(凈利潤=A芯片的毛收入+B芯片的毛收入一研發(fā)耗費(fèi)資金)
【解析】(1)生產(chǎn)A芯片的毛收入與投入的資金成正比,.?.可設(shè)y=w(">°,χ>°),
每投入1千萬元,公司獲得毛收入0.25千萬元,.?.“7=0.25=L,
???生產(chǎn)A芯片的毛收入N(千萬元)與投入的資金X(千萬元)的函數(shù)關(guān)系式為:y=;X(X>0);
(,1[k=?
由圖象可知:,7,,解得:1,
K?4=2a=—
II2
???生產(chǎn)B芯片的毛收入y(千萬元)與投入的資金X(千萬元)的函數(shù)關(guān)系式為:y=4(x>0).
(2)設(shè)對(duì)B芯片投入的資金為X千萬元,則對(duì)A芯片投入的資金為(40一X)千萬元,
設(shè)凈利潤為W千萬元,則W=?+;(40-X)-2(0<X<40),
令f=6∈(θ,2√iU),則W=-;/+r+8,
則當(dāng)f=2,即x=4時(shí),叱仔=-1+2+8=9,
???當(dāng)對(duì)A芯片投入3.6億元,對(duì)8芯片投入0.4億元時(shí),該公司可以獲得最大的凈利潤,最大凈利潤為9千
萬元.
例9.(2022.全國?高一課時(shí)練習(xí))中國茶文化博大精深.茶水的口感與茶葉的類型和水的溫度有關(guān).經(jīng)驗(yàn)
表明,某種綠茶用85℃的水泡制,再等到茶水溫度降至60℃時(shí)飲用,可以產(chǎn)生最佳口感.經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn),
在25℃室溫下,設(shè)茶水溫度從85℃開始,經(jīng)過X分鐘后的溫度為,則滿足y=M+25(&∈R,0<α<l,
x≥0).
(1)求實(shí)數(shù)k的值;
(2)經(jīng)過測(cè)試知α=0.9227,求在25°C室溫下,剛泡好的85°C的茶水大約需要放置多長時(shí)間才能產(chǎn)生最佳飲
用口感(結(jié)果精確到1分鐘).(參考數(shù)據(jù):Ig7≈0.8451,lgl2≈1.0792,Ig0.9227≈-0.0349)
【解析】(1)依題意,當(dāng)X=O時(shí),'=85,所以85=ha°+25,解得2=60,
所以實(shí)數(shù)上的值是60.
(2)由(1)知,當(dāng)α=0?9227時(shí),y=60x0.9227*+25,
7
當(dāng)y=60時(shí),60X0.9227'+25=60,即0.9227'=透
兩邊取對(duì)數(shù),得HgO.9227=lg7-lgl2,
,Ig7-lgl20.8451-1.0792U
所以X=上---5一≈--------------≈7
Ig0.9227-0.0349
所以剛泡好的85℃的茶水大約需要放置7分鐘才能產(chǎn)生最佳飲用口感.
變式7.(2022.全國?高一單元測(cè)試)某同學(xué)對(duì)航天知識(shí)有著濃厚的興趣,通過查閱資料,他發(fā)現(xiàn)在不考慮
氣動(dòng)阻力和地球引力等造成的影響時(shí),火箭是目前唯一能使物體達(dá)到宇宙速度,克服或擺脫地球引力,進(jìn)
入宇宙空間的運(yùn)載工具.早在1903年齊奧爾科夫斯基就推導(dǎo)出火箭的最大理想速度公式:v=oln%,被
mk
稱為齊奧爾科夫斯基公式,其中。為噴流相對(duì)火箭的速度,人和恤分別是火箭的初始質(zhì)量和發(fā)動(dòng)機(jī)熄火
(推進(jìn)劑用完)時(shí)的質(zhì)量,叫被稱為火箭的質(zhì)量比.
(1)某火箭的初始質(zhì)量為160噸,噴流相對(duì)火箭的速度為2千米/秒,發(fā)動(dòng)機(jī)熄火時(shí)的火箭質(zhì)量為40噸,求
該火箭的最大理想速度(保留2位有效數(shù)字);
(2)根據(jù)現(xiàn)在的科學(xué)水平,通?;鸺馁|(zhì)量比不超過10.如果噴流相對(duì)火箭的速度為2千米/秒,請(qǐng)判斷該
火箭的最大理想速度能否超過第一宇宙速度7.9千米/秒,并說明理由.
(參考數(shù)據(jù):In2≈0.69)
【解析】⑴由題意,0=2,%>=160,S=40,
,V=<υln-=2×ln?^?=21n4=41n2≈2.8,
mk40
.?.該火箭的最大理想速度為2.8千米/秒.
也≤10v=<υln^≤21nlθ
(2)??mκ,2,.?.mk.
Ve7?9>27?9>27=128,7.9=Ine7-9>In128>In100=21n10.
即%ax=21nl0<7.9.
??.該火箭的最大理想速度不能超過第一宇宙速度7.9千米/秒.
變式8.(2022.云南玉溪.高一期末)某集團(tuán)公司為鼓勵(lì)下屬企業(yè)創(chuàng)業(yè),擬對(duì)年產(chǎn)值在50萬元到500萬元的
新增小微企業(yè)進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì),獎(jiǎng)勵(lì)方案遵循以下原則:獎(jiǎng)金)(單位:萬元)隨年產(chǎn)值X(單位:萬元)的增
加而增加,但獎(jiǎng)金不低于7萬元,且不超過年產(chǎn)值的15%.
(1)若某下屬企業(yè)年產(chǎn)值100萬元,核定可得9萬元獎(jiǎng)金.試分析函數(shù)模型),=/("=1女+依+5(々為常數(shù))
是否為符合集團(tuán)的獎(jiǎng)勵(lì)原則,并說明原因;
(2)設(shè)4>0,若函數(shù)模型g(x)="中符合獎(jiǎng)勵(lì)原則,試求。的取值范圍.參考數(shù)據(jù):lg2aθ.3.
【解析】⑴對(duì)于函數(shù)模型yτgχ+"+5(Z為常數(shù)),
當(dāng)X=Ioo時(shí),產(chǎn)9,代入模型解得A=',
所以/(x)=lgx+《X+5,
獎(jiǎng)勵(lì)原則為:①/3在區(qū)間[50.500]上遞增;②7M∕(x)V0.15x恒成立,
當(dāng)x∈[50,500]時(shí),模型是增函數(shù),符合獎(jiǎng)勵(lì)原則①;
當(dāng)X=50時(shí),/(50)=lg50+6=8-lg2≈7.7≥7ζ
0.15x=0.15×50=7.5<∕(50),所以,模型不符合獎(jiǎng)勵(lì)原則②,
故該函數(shù)模型不符合獎(jiǎng)勵(lì)原則.
(2)對(duì)于函數(shù)模型g(x)="Y,可得g(x)=15-衛(wèi)華,
x+8x+8
因?yàn)?>0,故函數(shù)g(x)在(-8,+8)遞增,則在[50,500]遞增,符合獎(jiǎng)勵(lì)原則①;
由獎(jiǎng)勵(lì)原則②得g(x)e=g(50)27,即15-烏普≥7,解得α≤344:
又由獎(jiǎng)勵(lì)原則②得g(x)≤0?∣5x,即旦一≤0.15x在150,500]恒成立,
x+8
即3X2—276X+20α≥0,20a≥-3x2+276X,
設(shè)MX)=-3∕+276X,則拋物線y=∕l(x)開口向下,對(duì)稱軸為X=學(xué)=46,
O
所以當(dāng)x∈[50,500]時(shí),A(x)max=A(50)=6300,由20α≥6300得0≥315,
綜上,315≤α≤344.
所以。的取值范圍是[315,344].
【方法技巧與總結(jié)】
1、涉及平均增長率的問題,求解可用指數(shù)型函數(shù)模型表示,通??梢员硎緸?,=N?(l+p)?r(其中N
為原來的基礎(chǔ)數(shù),P為增長率,X為時(shí)間)的形式.
2、在實(shí)際問題中,有關(guān)人口增長、銀行利率、細(xì)胞分裂等增長問題,都常用到指數(shù)型函數(shù)模型.
題型四:擬合函數(shù)模型的應(yīng)用問題
例10.(2022?全國?高一專題練習(xí))自2014年9月25日起,三峽大壩旅游景點(diǎn)對(duì)中國游客(含港、澳、臺(tái)
同胞、海外僑胞)施行門票免費(fèi),去三峽大壩旅游的游客人數(shù)增長越來越快,經(jīng)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)2017年三峽大
壩游客總量約為200萬人,2018年約為240萬人,2019年約為288萬人,三峽大壩的年游客人數(shù)y與年份
代碼X(記2017年的年份代碼為x=l,2018年年份代碼為X=2,依此類推)有兩個(gè)函數(shù)模型
y=kax(k>0,a>1)與y=p4+q(p>0)可供選擇.
(1)試判斷哪個(gè)函數(shù)模型更合適(不需計(jì)算,簡述理由即可),并求出該模型的函數(shù)解析式;
(2)問大約在哪一年,三峽大壩旅客年游覽人數(shù)約是2018年的2倍.(參考數(shù)據(jù):√2≈1.41,√3≈1.73,
Ig2≈0.30,Ig3≈0.48)
【解析】(1)因?yàn)楹瘮?shù)y=far'(k>°M>l)中,)'隨X的增長而增長的速度越來越快,
而函數(shù)y=p4+q(p>0),V隨X的增長而增長的速度越來越慢,
故由題意應(yīng)選y=%,(%>0,a>D;
Q=I.2
ka'=200
則有《解得,500.
ka2=240K=-----
3
…嗎1-
3
(2)設(shè)經(jīng)過X年,三峽大壩旅客年游覽人數(shù)約是2018年的2倍,
則率X1.2*=2X^X1.22,即1.2==2,
ΛX-2=Iog^=?g2
2IB=-湍",
X≈6,
故大約在2022年三峽大壩旅客年游覽人數(shù)約是2018年的2倍.
例11.(2022.廣東珠海?高一期末)果園4占地約3000畝,擬選用果樹B進(jìn)行種植,在相同種植條件下,
果樹B每畝最多可種植40棵,種植成本V(萬元)與果樹數(shù)量X(百棵)之間的關(guān)系如下表所示.
X14916
y14.47.811.2
(1)根據(jù)以上表格中的數(shù)據(jù)判斷:V=以+人與y=c4+d哪一個(gè)更適合作為V與X的函數(shù)模型;
(2)已知該果園的年利潤Z(萬元)與x,y的關(guān)系為z=2y-0L,則果樹數(shù)量X為多少時(shí)年利潤最大?
【解析】⑴①若選擇y=αr+'作為y與X的函數(shù)模型,將(1'1)'(44?4)的坐標(biāo)分別帶入,得
17
a=一
l=a+b15
44=4〃+產(chǎn)得
b一
15
172
.*.y=—X-----
1515
此時(shí),當(dāng)x=9時(shí),y=-≈10.07,
15
當(dāng)X=I6時(shí),y=18,
與表格中的7.8和11.2相差較大,
所以y=必+人不適合作為>與X的函數(shù)模型.
②若選擇y=C五+d作為y與X的函數(shù)模型,將(U),(4,4.4)的坐標(biāo)分別帶入,得
17
1=c÷rf^5^
4,4=2c+^≡
止匕時(shí),當(dāng)x=9時(shí),y=W=7?8,
當(dāng)X=I6時(shí),y==11.2,
剛好H表格中的7.8和11.2相符合,
所以y=c√I+d更適合作為V與X的函數(shù)模型.
(2)由題可知,該果園最多120000棵該呂種果樹,所以確定X的取值范圍為[(),12(X)],
當(dāng)y=U>∕7-*?時(shí)/=2丫-0.5=膽&-絲---X=--—(X-68A/X+48)
5555IO10^>
令?=f(0≤/≤20√3),貝IJZ=-?(r-e?r+48)
經(jīng)計(jì)算,當(dāng)”34時(shí),z=—產(chǎn)-68f+48)取最大值110.8(萬元),
即,X=II56時(shí)(每畝約38棵),利潤最大.
例12.(2022.全國?高一課時(shí)練習(xí))為進(jìn)一步奏響“綠水青山就是金山銀山”的主旋律,某旅游風(fēng)景區(qū)以“綠
水青山”為主題,特別制作了旅游紀(jì)念章,決定近期投放市場,根據(jù)市場調(diào)研情況,預(yù)計(jì)每枚該紀(jì)念章的
市場價(jià)y(單位:元)與上市時(shí)間X(單位:天)的數(shù)據(jù)如下表:
上市時(shí)間X(天)2620
市場價(jià)y(元)10278120
(1)根據(jù)上表數(shù)據(jù),從下列函數(shù)中選取一個(gè)恰當(dāng)?shù)暮瘮?shù)描述每枚該紀(jì)念章的市場價(jià)y與上市時(shí)間X的變化關(guān)
系并說明理由:①y=0r+A(a≠0),②y=a?+bx+c(a*0),@y?a?oghx(α≠0,?>0,?≠1),④
γ=-+b(a≠0);
X
(2)利用你選取的函數(shù),求該紀(jì)念章市場價(jià)最低時(shí)的上市天數(shù)及最低市場價(jià);
(3)利用你選取的函數(shù),若存在Xe(IO,e),使得不等式犯-斤≤0成立,求實(shí)數(shù)Z的取值范圍.
X-IO
【解析】(1)由題表知,隨著時(shí)間X的增大,y的值隨X的增大,先減小后?增大,而所給的函數(shù)y=◎+仇”≠°),
),=41OgZ.XgWo,b>0,b≠1)和y-[+"mχ°)在(0,+8)卜.顯然都是單調(diào)函數(shù),不滿足題意,故選擇
y=ax2+bx+c{a≠0)
4<ι+2?÷c=102,
<36。+6/?+c=78,
(2)把(2/02),(6,78)(20,120)分別代入,=辦2+云+(:,,得4004+20b+c=120,
解得α=g,力=—10,c=120
'y=^x2-10x+120=∣(x-10)2+70,x∈(0,-κo).
.?.當(dāng)X=IO時(shí),y有最小值,且為in=70.
故當(dāng)該紀(jì)念章上市10天時(shí),市場價(jià)最低,最低市場價(jià)為每枚70元.
g(x)=?L/T0)+-?.1f..
(3)令3',X-IO2',X-IOXe(Io,+8),
因?yàn)榇嬖赬W(IO,+∞),使得不等式g(力-%≤0成立,
則々≥g(x)min?
又g(x)=g(xT0)+[a在(10,10+2莊)上單調(diào)遞減,在(10+2后,+∞)上單調(diào)遞增,
.?.當(dāng)X=Io+2后時(shí),g(x)取得最小值,且最小值為g(10+2莊)=2岳,
k≥2庖.
變式9.(2022?湖南?株洲二中高一階段練習(xí))2021年新冠肺炎疫情仍在世界好多國家肆虐,并且出現(xiàn)了傳
染性更強(qiáng)的“德爾塔”、“拉姆達(dá)”、“奧密克戎”變異毒株,盡管我國抗疫取得了很大的成績,疫情也得到了
很好的遏制,但由于整個(gè)國際環(huán)境的影響,時(shí)而也會(huì)出現(xiàn)一些散發(fā)病例,故而抗疫形勢(shì)依然艱巨,日常防
護(hù)依然不能有絲毫放松.某科研機(jī)構(gòu)對(duì)變異毒株在一特定環(huán)境下進(jìn)行觀測(cè),每隔單位時(shí)間T進(jìn)行一次記錄,
用X表示經(jīng)過單位時(shí)間的個(gè)數(shù),用y表示此變異毒株的數(shù)量,單位為萬個(gè),得到如下觀測(cè)數(shù)據(jù):
X(T)123456
M萬個(gè))1050150
若該變異毒株的數(shù)量M單位:萬個(gè))與經(jīng)過X(XeN*)個(gè)單位時(shí)間T的關(guān)系有兩個(gè)函數(shù)模型y=pF+?與
y=ka?k>0√z>1)可供選擇.
(1)判斷哪個(gè)函數(shù)模型更合適,并求出該模型的解析式;
⑵求至少經(jīng)過多少個(gè)單位時(shí)間該病毒的數(shù)量不少于1億個(gè).(參考數(shù)據(jù):√5≈2.236,√6≈2.449,
lg2≈0.301,lg6≈0.778)
10
P=一
3
∫4p+q=1010
【解析】(i)若選y=P*+虱P>°),將χ=2,y=ι0
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