高一數(shù)學(xué)“函數(shù)模型及其應(yīng)用”中要求學(xué)生能夠運(yùn)用函數(shù)的性質(zhì)構(gòu)建方程(組),、不等式(組)等處理函數(shù)的應(yīng)用問(wèn)題,通過(guò)具體應(yīng)用背景建立各類函數(shù)模型求最值來(lái)考查函數(shù)的應(yīng)用.其常見(jiàn)題型如下:
一,、利用圖象刻畫(huà)實(shí)際問(wèn)題
例:汽車經(jīng)過(guò)啟動(dòng),、加速行駛、勻速行駛,、減速行駛之后停車,,若把這一過(guò)程中汽車的行駛路程s看作時(shí)間t的函數(shù),其圖象可能是( ).
解:剛開(kāi)始時(shí),,瞬時(shí)速度在變大,,即曲線上對(duì)應(yīng)切線的斜率變大;加速行駛過(guò)程中,,瞬時(shí)速度變大得更快,;勻速行駛過(guò)程中,速度不變,,即曲線上對(duì)應(yīng)切線的斜率不變,;減速行駛過(guò)程中,瞬時(shí)速度在變小,即曲線上對(duì)應(yīng)切線的斜率變小,。
二,、一次函數(shù)模型:
例:某廠日產(chǎn)手套總成本y(元)與手套日產(chǎn)量x(副)的函數(shù)解析式為y=5x+4 000,而手套出廠價(jià)格為每副10元,,則該廠為了不虧本,,日產(chǎn)手套至少為( ).
A.200副 B.400副
C.600副 D.800副
解析 由5x+4 000≤10x,解得x≥800,,即日產(chǎn)手套至少800副時(shí)才不虧本.
三,、二次函數(shù)模型:
例:某產(chǎn)品的總成本y(萬(wàn)元)與產(chǎn)量x(臺(tái))之間的函數(shù)關(guān)系式是y=3 000+20x-0.1x2,x∈(0,240).若每臺(tái)產(chǎn)品的售價(jià)為25萬(wàn)元,,則生產(chǎn)者不虧本時(shí)(銷售收入不小于總成本)的最低產(chǎn)量是________臺(tái).
解析 產(chǎn)量x臺(tái)時(shí),,總售價(jià)為25x;欲使生產(chǎn)者不虧本,,必滿足總售價(jià)≥總成本,,即25x≥3 000+20x-0.1x2,0.1x2+5x-3 000≥0,x2+50x-30 000≥0,,解之得x≥150或x≤-200(舍去).故欲使生產(chǎn)者不虧本,,最低產(chǎn)量是150臺(tái).
四、三次函數(shù)模型:
例:函數(shù)f(x)=x3-16x的某個(gè)零點(diǎn)所在的一個(gè)區(qū)間是( ).
A.(-2,0) B.(-1,1)
C.(0,2) D.(1,3)
解析 令f(x)=0,,解得x=0或±4.故選B.
五,、指數(shù)函數(shù)模型:
例:某電視新產(chǎn)品投放市場(chǎng)后第一個(gè)月銷售100臺(tái),第二個(gè)月銷售200臺(tái),,第三個(gè)月銷售400臺(tái),,第四個(gè)月銷售790臺(tái),則下列函數(shù)模型中能較好地反映銷量y與投放市場(chǎng)的月數(shù)x之間關(guān)系的是( ).
A.y=100x B.y=50x2-50x+100
C.y=50×2x D.y=100log2x+100
解: 根據(jù)函數(shù)模型的增長(zhǎng)差異和題目中的數(shù)據(jù)可知,,應(yīng)為指數(shù)型函數(shù)模型,,代入數(shù)據(jù)驗(yàn)證即可得,應(yīng)選C.
六,、對(duì)數(shù)函數(shù)模型:
例:設(shè)函數(shù)f(x)=log3-a在區(qū)間(1,2)內(nèi)有零點(diǎn),,則實(shí)數(shù)a的取值范圍是( ).
A.(-1,-log32) B.(0,,log32)
C.(log32,1) D.(1,,log34)
解:∵x∈(1,2),∴∈(2,3),,log3∈(log32,1),,故要使函數(shù)f(x)在(1,2)內(nèi)存在零點(diǎn),只要a∈(log32,1)即可.故選C.
七,、分段函數(shù)模型
例:提高過(guò)江大橋的車輛通行能力可改善整個(gè)城市的交通狀況.在一般情況下,,大橋上的車流速度v(單位:千米/時(shí))是車流密度x(單位:輛/千米)的函數(shù).當(dāng)橋上的車流密度達(dá)到200輛/千米時(shí),,造成堵塞,此時(shí)車流速度為0,;當(dāng)車流密度不超過(guò)20輛/千米時(shí),,車流速度為60千米/時(shí).研究表明:當(dāng)20≤x≤200時(shí),車流速度v是車流密度x的一次函數(shù).
(1)當(dāng)0≤x≤200時(shí),,求函數(shù)v(x)的表達(dá)式,;
(2)當(dāng)車流密度x為多大時(shí),車流量(單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)橋上某觀測(cè)點(diǎn)的車輛數(shù),,單位:輛/時(shí))f(x)=x·v(x)可以達(dá)到最大,,并求出最大值.
解:(1)由題意:當(dāng)0≤x≤20時(shí),v(x)=60,;
當(dāng)20≤x≤200時(shí),,設(shè)v(x)=ax+b,
再由已知,,得解得
故函數(shù)v(x)的表達(dá)式為v(x)=(4分)
(2)依題意并由(1)可得f(x)=(6分)
當(dāng)0≤x≤20時(shí),,f(x)為增函數(shù),故當(dāng)x=20時(shí),,其最大值為60×20=1 200,;(7分)
當(dāng)20<x≤200時(shí),f(x)=x(200-x)=-x2+x=-(x-100)2+,;
∴當(dāng)x=100時(shí),,f(x)在區(qū)間(20,200]上取得最大值.(10分)
綜上,當(dāng)x=100時(shí),,f(x)在區(qū)間[0,200]上取得最大值≈3 333,即當(dāng)車流密度為100 輛/千米時(shí),,車流量可以達(dá)到最大,,最大值約為3 333輛/時(shí).
八、分?jǐn)?shù)函數(shù)模型:
例:某創(chuàng)業(yè)投資公司擬投資開(kāi)發(fā)某種新能源產(chǎn)品,,估計(jì)能獲得10萬(wàn)元到1 000萬(wàn)元的投資收益.現(xiàn)準(zhǔn)備制定一個(gè)對(duì)科研課題組的獎(jiǎng)勵(lì)方案:資金y(單位:萬(wàn)元)隨投資收益x(單位:萬(wàn)元)的增加而增加,,且資金不超過(guò)9萬(wàn)元,同時(shí)資金不超過(guò)收益的20%.
(1)請(qǐng)分析函數(shù)y=+2是否符合公司要求的獎(jiǎng)勵(lì)函數(shù)模型,,并說(shuō)明原因,;
(2)若該公司采用函數(shù)模型y=作為獎(jiǎng)勵(lì)函數(shù)模型,試確定最小的正整數(shù)a的值.
解 (1)對(duì)于函數(shù)模型y=f(x)=+2,,
當(dāng)x∈[10,1 000]時(shí),,f(x)為增函數(shù),
f(x)max=f(1 000)=+2=+2<9,,
所以f(x)≤9恒成立,,但當(dāng)x=10時(shí),f(10)=+2>,即f(x)≤不恒成立,,
故函數(shù)模型y=+2不符合公司要求.
(2)對(duì)于函數(shù)模型y=g(x)=,,
即g(x)=10-,
當(dāng)3a+20>0,,即a>-時(shí)遞增.
為使g(x)≤9對(duì)于x∈[10,1 000]恒成立,,
即要g(1 000)≤9,3a+18≥1 000,即a≥.
為使g(x)≤對(duì)于x∈[10,1 000]恒成立,,
即要≤,,即x2-48x+15a≥0恒成立,
即(x-24)2+15a-576≥0,,x∈[10,1 000]恒成立,,
又24∈[10,1 000],故只需15a-576≥0即可,,所以a≥.
綜上,,a≥,故最小的正整數(shù)a的值為328.