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專題13函數(shù)模型及其應(yīng)用
【考點(diǎn)預(yù)測(cè)】
1.幾種常見的函數(shù)模型:
函數(shù)模型函數(shù)解析式
一次函數(shù)模型f(x)=ax+b(a,為常數(shù)且
反比例函數(shù)模型
f(x)」+b(k,b為常數(shù)且。工0)
X
二次函數(shù)模型f(x)=ax2+hx+c(a,b,。為常數(shù)且。工0)
指數(shù)函數(shù)模型f(x)=bax+c(a,b,c為常數(shù),b/0,tz>0,
對(duì)數(shù)函數(shù)模型f(x)=hlogax+c(a,b,。為常數(shù),。>0,
塞函數(shù)模型f(x)=ax"+b(a,6為常數(shù),。中0)
2.解函數(shù)應(yīng)用問題的步驟:
(1)審題:弄清題意,識(shí)別條件與結(jié)論,弄清數(shù)量關(guān)系,初步選擇數(shù)學(xué)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,利用已有知識(shí)建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型;
(3)解模:求解數(shù)學(xué)模型,得出結(jié)論;
(4)還原:將數(shù)學(xué)問題還原為實(shí)際問題.
【題型歸納目錄】
題型一:二次函數(shù)模型,分段函數(shù)模型
題型二:對(duì)勾函數(shù)模型
題型三:指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)模型
【典例例題】題型一:二次函數(shù)模型,分段函數(shù)模型
例1.(2022?黑龍江?哈爾濱三中三模(理))如圖為某小區(qū)七人足球場(chǎng)的平面示意圖,A8為球門,在某次
小區(qū)居民友誼比賽中,隊(duì)員甲在中線上距離邊線5米的P點(diǎn)處接球,此時(shí)=假設(shè)甲沿著平行
邊線的方向向前帶球,并準(zhǔn)備在點(diǎn)。處射門,為獲得最佳的射門角度(即NAOB最大),則射門時(shí)甲離上
方端線的距離為()
B.576C.10V2D.105/3
端II線單位:米
例2.(2022?甘肅酒泉?模擬預(yù)測(cè)(文))如圖,在矩形ABC。中,AB=2,BC=\,。是A8的中點(diǎn),點(diǎn)P
沿著邊BC、CD與D4運(yùn)動(dòng),記N8OP=x,將的面積表示為關(guān)于x的函數(shù)f(x),則f(x)=
()
時(shí),/(x)=2tanx
g3兀
B.當(dāng)xi,W*時(shí),/(x)=-tanx
-3冗\(yùn)
C.當(dāng)X€7,乃J時(shí),/(x)=-tanx
D.當(dāng)xe今,乃)時(shí),/(x)=tanx
例3.(2022?上海交大附中高三開學(xué)考試)2020年11月5日至10日,第三屆中國國際進(jìn)口博覽會(huì)在上海
舉行,經(jīng)過三年發(fā)展,進(jìn)博會(huì)讓展品變商品,讓展商變投資商,交流創(chuàng)意和理念,聯(lián)通中國和世界,國際
采購、投資促進(jìn)、人文交流,開放合作四大平臺(tái)作用不斷凸顯,成為全球共享的國際公共產(chǎn)品.在消費(fèi)品展
區(qū),某企業(yè)帶來了一款新型節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品參展,并決定大量投放市場(chǎng).已知該產(chǎn)品年固定研發(fā)成本為150萬
元,每生產(chǎn)1萬臺(tái)需另投入380萬元.設(shè)該企業(yè)一年內(nèi)生產(chǎn)該產(chǎn)品尤萬臺(tái)且全部售完,每萬臺(tái)的銷售收入為
500-2JC,0<x<20
R(x)萬元,且R(X)=L”21406250
370+.................-,x>20
.xx~
(1)寫出年利潤S(萬元)關(guān)于年產(chǎn)量x(萬臺(tái))的函數(shù)解析式;(利潤=銷售收入—成本)
(2)當(dāng)年產(chǎn)量為多少萬臺(tái)時(shí),該企業(yè)獲得的年利潤最大?并求出最大年利潤.
例4.(2022?全國?高三專題練習(xí))某廠借嫦娥奔月的東風(fēng),推出品牌為“玉兔”的新產(chǎn)品,生產(chǎn)“玉兔”的固
定成本為20000元,每生產(chǎn)一件“玉兔”需要增加投入100元,根據(jù)初步測(cè)算,總收益滿足函數(shù)
,、400.r-ix2,(0<x<400)_
R(x)=<2',,其中x是“玉兔”的月產(chǎn)量.
80000,(x>400)
(1)將利潤/U)表示為月產(chǎn)量x的函數(shù);
(2)當(dāng)月產(chǎn)量為何值時(shí),該廠所獲利潤最大?最大利潤是多少?(總收益=總成本+利潤)
例5.(2022?河北?模擬預(yù)測(cè))勞動(dòng)實(shí)踐是大學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)、鍛煉才干的有效途徑,更是大學(xué)生服務(wù)社會(huì)、回
報(bào)社會(huì)的一種良好形式某大學(xué)生去一服裝廠參加勞動(dòng)實(shí)踐,了解到當(dāng)該服裝廠生產(chǎn)的一種衣服日產(chǎn)量為x
件時(shí),售價(jià)為s元/件,且滿足s=820-2x,每天的成本合計(jì)為600+20X元,請(qǐng)你幫他計(jì)算日產(chǎn)量為
件時(shí),獲得的日利潤最大,最大利潤為萬元.
【方法技巧與總結(jié)】
1.分段函數(shù)主要是每一段自變量變化所遵循的規(guī)律不同,可以先將其當(dāng)做幾個(gè)問題,將各段的變化規(guī)律分別
找出來,再將其合到一起,要注意各段自變量的范圍,特別是端點(diǎn)值.
2.構(gòu)造分段函數(shù)時(shí),要準(zhǔn)確、簡(jiǎn)潔,不重不漏.
題型二:對(duì)勾函數(shù)模型
例6.(2022?全國?高三專題練習(xí))某企業(yè)投入100萬元購入一套設(shè)備,該設(shè)備每年的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用是0.5萬元,
此外每年都要花費(fèi)一定的維護(hù)費(fèi),第一年的維護(hù)費(fèi)為2萬元,由于設(shè)備老化,以后每年的維護(hù)費(fèi)都比上一
年增加2萬元.為使該設(shè)備年平均費(fèi)用最低,該企業(yè)需要更新設(shè)備的年數(shù)為()
A.8B.10C.12D.13
例7.(2022?全國?高三專題練習(xí))迷你K7V是一類新型的娛樂設(shè)施,外形通常是由玻璃墻分隔成的類似電
話亭的小房間,近幾年投放在各大城市商場(chǎng)中,受到年輕人的歡迎.如圖是某間迷你K7V的橫截面示意
3
圖,其中A8=A£=],ZA=ZB=ZE=90°,曲線段CO是圓心角為90。的圓弧,設(shè)該迷你K7V橫截面的
面積為S,周長(zhǎng)為L(zhǎng),則亍的最大值為.(本題中取萬=3進(jìn)行計(jì)算)
B
C例8.(2022?全國?高三專題練習(xí))如圖所示,設(shè)矩形的周長(zhǎng)為20
cm,把沿AC折疊,A8折過去后交于點(diǎn)夕,設(shè)45=xcm,AO=ycm.
\(1)建立變量y與X之間的函數(shù)關(guān)系式y(tǒng)=/(x),并寫出函數(shù)y=f(x)的定義域;
B'
(2)求△〃中的最大面積以及此時(shí)的x的值.
例9.(2022?全國?高三專題練習(xí))磚雕是江南古建筑雕刻中很重要的一種藝術(shù)形式,傳統(tǒng)磚雕精致細(xì)膩、
氣韻生動(dòng)、極富書卷氣.如圖是一扇環(huán)形磚雕,可視為扇形。8截去同心扇形0A3所得部分.已知扇環(huán)
周長(zhǎng)=3OOcm,大扇形半徑O£>=100cm,設(shè)小扇形半徑OA=Acm,弧度,則①。關(guān)于x的函數(shù)
關(guān)系式。(幻=.②若雕刻費(fèi)用關(guān)于x的解析式為以x)=10x+1700,則磚雕面積與雕刻費(fèi)用之比
的最大值為.
1.解決此類問題一定要注意函數(shù)定義域;
2.利用模型/(x)=ar+b±求解最值時(shí),注意取得最值時(shí)等號(hào)成立的條件.
x
題型三:指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)模型
例10.(2022?全國?模擬預(yù)測(cè))天文學(xué)上用絕對(duì)星等衡量天體的發(fā)光強(qiáng)度,用目視星等衡量觀測(cè)者看到的天
體亮度,可用M=,"-51g]■近似表示絕對(duì)星等加、目視星等小和觀測(cè)距離d(單位:光年)之間的關(guān)
系.已知織女星的絕對(duì)星等為0.58,目視星等為0.04,大角星的絕對(duì)星等為-0.38,目視星等為-0.06,則
觀測(cè)者與織女星和大角星間的距離的比值約為()
A.IO-22B.10°172C.IO-0044D.10^172
例U.(2022.河南.模擬預(yù)測(cè)(文))金針菇采摘后會(huì)很快失去新鮮度,甚至腐爛,所以超市銷售金針菇時(shí)
需要采取保鮮膜封閉保存.已知金針菇失去的新鮮度〃與其采摘后時(shí)間f(天)滿足的函數(shù)解析式為
/?=mln(f+a),(a>0).若采摘后1天,金針菇失去的新鮮度為40%,采摘后3天,金針菇失去的新鮮度
為80%.那么若不及時(shí)處理,采摘下來的金針菇在多長(zhǎng)時(shí)間后開始失去全部新鮮度(已知0=1.414,結(jié)
果取一位小數(shù))()
A.4.0天B.4.3天C.4.7天D.5.1天
例12.(2022?陜西西安?三模(理))2022年4月16B,神舟十二號(hào)3名航天員告別了工作生活183天的
中國空間站,安全返回地球中國征服太空的關(guān)鍵是火箭技術(shù),在理想情況下,火箭在發(fā)動(dòng)機(jī)工作期間獲得
速度增量的公式。=匕吊膽,其中為火箭的速度增量,匕為噴流相對(duì)于火箭的速度,,"。和町分別代
,n\
表發(fā)動(dòng)機(jī)開啟和關(guān)閉時(shí)火箭的質(zhì)量,在未來,假設(shè)人類設(shè)計(jì)的某火箭匕達(dá)到5公里/秒色,從100提高到
600,則速度增量增加的百分比約為()(參考數(shù)據(jù):In2=0.7,ln3=l.l,In5al.6
A.15%B.30%C.35%D.39%
例13.(2022?貴州?模擬預(yù)測(cè)(理))生物入侵是指生物由原生存地侵入到另一個(gè)新的環(huán)境,從而對(duì)入侵地
的生態(tài)系統(tǒng)造成危害的現(xiàn)象.若某入侵物種的個(gè)體平均繁殖數(shù)量為Q,一年四季均可繁殖,繁殖間隔T為相
鄰兩代間繁殖所需的平均時(shí)間.在物種入侵初期,可用對(duì)數(shù)模型K(〃)=/Un〃(幾為常數(shù))來描述該物種累
計(jì)繁殖數(shù)量”與入侵時(shí)間K(單位:天)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,且。=:+1,在物種入侵初期,基于現(xiàn)有數(shù)據(jù)
得出。=6,7=5().據(jù)此估計(jì)該物種累計(jì)繁殖數(shù)量比初始累計(jì)繁殖數(shù)量增加11倍所需要的時(shí)間為
(In2ko.69,ln3?1.10)()
A.22.0天B.13.8天C.24.8天D.17.9天
例14.(2022?四川省瀘縣第二中學(xué)模擬預(yù)測(cè)(理))2020年底,國務(wù)院扶貧辦確定的貧困縣全部脫貧摘
帽,脫貧攻堅(jiān)取得重大勝利!為進(jìn)一步鞏固脫貧攻堅(jiān)成果,持續(xù)實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略,某企業(yè)響應(yīng)政府號(hào)
召,積極參與幫扶活動(dòng).該企業(yè)2021年初有資金150萬元,資金的年平均增長(zhǎng)率固定,每三年政府將補(bǔ)
貼10萬元.若要實(shí)現(xiàn)2024年初的資金達(dá)到270萬元的目標(biāo),資金的年平均增長(zhǎng)率應(yīng)為(參考值:
VL82~1.22,-^1/73?1.2)()
A.10%B.20%C.22%D.32%
例15.(2022?廣西?模擬預(yù)測(cè)(理))異速生長(zhǎng)規(guī)律描述生物的體重與其它生理屬性之間的非線性數(shù)量關(guān)系
通常以基函數(shù)形式表示.比如,某類動(dòng)物的新陳代謝率y與其體重了滿足丫=日"其中女和a為正常數(shù),
該類動(dòng)物某一個(gè)體在生長(zhǎng)發(fā)育過程中,其體重增長(zhǎng)到初始狀態(tài)的16倍時(shí),其新陳代謝率僅提高到初始狀
態(tài)的8倍,則。為()
A.-B.[C.1D.-
例16.(2022?貴州貴陽?二模(理))2021年11月24日,貴陽市修文縣發(fā)生了4.6級(jí)地震,所幸的是沒有
人員傷亡和較大財(cái)產(chǎn)損失,在抗震分析中,某結(jié)構(gòu)工程師提出:由于實(shí)測(cè)地震記錄的缺乏,且考慮到強(qiáng)震
記錄數(shù)量的有限性和地震動(dòng)的不可重復(fù)性,在抗震分析中還需要人工合成符合某些指定統(tǒng)計(jì)特征的非平穩(wěn)
7Y
一,o<
地震波時(shí)程,其中地震動(dòng)時(shí)程強(qiáng)度包絡(luò)函數(shù)/()=1,乙4(單位:秒)分別為控制強(qiáng)震
1
平穩(wěn)段的首末時(shí)刻;。(單位:秒)表示地震動(dòng)總持時(shí);C是衰減因子,控制下降段衰減的快慢.在一次
抗震分析中,地震動(dòng)總持時(shí)是20秒,控制強(qiáng)震平穩(wěn)段的首末時(shí)刻分別是5秒和10秒,衰減因子是0.2,
則當(dāng)f=15秒時(shí),地震動(dòng)時(shí)程強(qiáng)度包絡(luò)函數(shù)值是()
A.e-1B.1C.9D.e-2
【方法技巧與總結(jié)】
1.在解題時(shí),要合理選擇模型,指數(shù)函數(shù)模型是增長(zhǎng)速度越來越快(底數(shù)大于1)的一類函數(shù)模型,與增長(zhǎng)率、
銀行利率有關(guān)的問題都屬于指數(shù)模型.
2.在解決指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)模型問題時(shí),一般先需通過待定系數(shù)法確定函數(shù)解析式,再借助函數(shù)圖像求
解最值問題.【過關(guān)測(cè)試】
一、單選題
I.(2022?遼寧葫蘆島?二模)某生物興趣小組為研究一種紅鈴蟲的產(chǎn)卵數(shù)y與溫度無(單位:。C)的關(guān)系.現(xiàn)
收集了7組觀測(cè)數(shù)據(jù)(冷》)(,=1,2,乙7)得到下面的散點(diǎn)圖:
350-?
300-
<-、
^250-
200-
..由此散點(diǎn)圖,在至之間,下面四個(gè)
-315020℃36℃
100-?
50'????
%2224262830323436
溫度/°C
回歸方程類型中最適宜作為紅鈴蟲產(chǎn)卵數(shù)y和溫度x的回歸方程類型的是()
A.y=a+bxB.y=a-\--C.y=a+加'D.y=a^b\nx
x
2.(2022.全國.模擬預(yù)測(cè))影響租金的因素有設(shè)備的價(jià)格、融資的利息和費(fèi)用、稅金、租賃保證金、運(yùn)
費(fèi)、各種費(fèi)用的支付時(shí)間、租金的計(jì)算方法等,而租金的計(jì)算方法有附加率法和年金法等,其中附加率法
每期租金R的表達(dá)式為R=P叱匕。+尸子(其中P為租賃資產(chǎn)的價(jià)格;N為租賃期數(shù),可按月、季、半
N
年、年計(jì);i為折現(xiàn)率;,?為附加率).某小型企業(yè)擬租賃一臺(tái)生產(chǎn)設(shè)備,租金按附加率法計(jì)算,每年年末
支付,已知設(shè)備的價(jià)格為84萬元,折現(xiàn)率為8%,附加率為4%,若每年年末應(yīng)付租金為24.08萬元,則
該設(shè)備的租期為()
A.4年B.5年C.6年D.7年
3.(2022?全國?模擬預(yù)測(cè))隨著社會(huì)的發(fā)展,人與人的交流變得廣泛,信息的拾取、傳輸和處理變得頻
繁,這對(duì)信息技術(shù)的要求越來越高,無線電波的技術(shù)也越來越成熟.其中電磁波在空間中自由傳播時(shí)能量
損耗滿足傳輸公式:乙=32.44+201g。+20lg尸,其中。為傳輸距離,單位是km,尸為載波頻率,單位是
MHz,乙為傳輸損耗(亦稱衰減),單位為dB.若載波頻率增加了1倍,傳輸損耗增加了18dB,則傳輸距
離增加了約(參考數(shù)據(jù):吆2=0.3,lg4?0.6)()
A.1倍B.2倍C.3倍D.4倍
4.(2022?全國?模擬預(yù)測(cè))施工企業(yè)承包工程,一般實(shí)行包工包料,需要有一定數(shù)量的備料周轉(zhuǎn)金,由建
設(shè)單位在開工前撥給施工企業(yè)一定數(shù)額的預(yù)付備料款,構(gòu)成施工企業(yè)為該承包工程儲(chǔ)備和準(zhǔn)備主要材料、
結(jié)構(gòu)件所需的流動(dòng)資金.確定工程預(yù)付款起扣點(diǎn)的依據(jù)是:未完施工工程所需主要材料和構(gòu)件的費(fèi)用等于
工程預(yù)付款的數(shù)額.計(jì)算公式為:T=P-^~(T:工程預(yù)付款起扣點(diǎn),P:承包工程合同總額,M-.工
N
程預(yù)付款數(shù)額,N:主要材料及構(gòu)件所占比重).某施工企業(yè)承接了一個(gè)合同總額為208萬元的新工程,
該工程預(yù)付款起扣點(diǎn)為160萬元,主要材料及構(gòu)件所占比重為65%,則建設(shè)單位應(yīng)預(yù)付給施工企業(yè)的金額
為合同總額的()
A.12%B.15%C.18%D.21%
5.(2022?北京?二模)某工廠產(chǎn)生的廢氣經(jīng)過濾后排放,過濾過程中廢氣的污染物含量產(chǎn)(單位:mg/L)
與時(shí)間單位:h)間的關(guān)系為P=《e-k,其中庶,4是正的常數(shù).如果在前10h污染物減少19%,那么
再過5h后污染物還剩余()
A.40.5%B.54%C.65.6%D.72.9%
6.(2022?全國?模擬預(yù)測(cè))某污水處理廠為使處理后的污水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),需要加入某種藥劑,加入該藥
劑后,藥劑的濃度C(單位:mg/n?)隨時(shí)間f(單位:h)的變化關(guān)系可近似的用函數(shù)
C(f)=>0)刻畫.由此可以判斷,若使被處理的污水中該藥劑的濃度達(dá)到最大值,需經(jīng)過
()
A.3hB.4hC.5hD.6h
7.(2022?云南曲靖?二模(文))某大型家電商場(chǎng),在一周內(nèi),計(jì)劃銷售A、8兩種電器,已知這兩種電器
每臺(tái)的進(jìn)價(jià)都是1萬元,若廠家規(guī)定,一家商場(chǎng)進(jìn)貨8的臺(tái)數(shù)不高于A的臺(tái)數(shù)的2倍,且進(jìn)貨8至少2臺(tái),
而銷售A、5的售價(jià)分別為12000元/臺(tái)和125(X)元/臺(tái),若該家電商場(chǎng)每周可以用來進(jìn)貨A、B的總資金為
6萬元,所進(jìn)電器都能銷售出去,則該商場(chǎng)在一個(gè)周內(nèi)銷售A、3電器的總利潤(利潤=售價(jià)-進(jìn)價(jià))的
最大值為()
A.1.2萬元B.2.8萬元C.1.6萬元D.1.4萬元
8.(2022?全國?高三專題練習(xí))基本再生數(shù)與世代間隔是新冠肺炎的流行病學(xué)基本參數(shù),基本再生數(shù)指一
個(gè)感染者傳染的平均人數(shù),世代間隔指相鄰兩代間傳染所需的平均時(shí)間,在新冠肺炎疫情初始階段,可以
用指數(shù)模型:/(/)=?”描述累計(jì)感染病例數(shù)/?)隨時(shí)間r(單位:天)的變化規(guī)律,指數(shù)增長(zhǎng)率r與4,T
近似滿足凡=1+”.有學(xué)者基于已有數(shù)據(jù)估計(jì)出%=3.28,7=6.據(jù)此,在新冠肺炎疫情初始階段,累計(jì)
感染病例數(shù)增加3倍需要的時(shí)間約為(In2ao.69)()
A.3.6天B.3.0天C.2.4天D.1.8天
二、多選題
9.(2022?全國?高三專題練習(xí)(理))某市出租車收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)如下:起步價(jià)為8元,起步里程為3km(不超過
3km按起步價(jià)付費(fèi));超過3km但不超過8km時(shí),超過部分按每千米2.15元收費(fèi);超過8km時(shí);超過部分
按每千米2.85元收費(fèi),另每次乘坐需付燃油附加費(fèi)1元,下列結(jié)論正確的是()
A.出租車行駛2km,乘客需付費(fèi)8元
B.出租車行駛4km,乘客需付費(fèi)9.6元C.出租車行駛10km,乘客需付費(fèi)25.45元
D.某人兩次乘出租車均行駛5km的費(fèi)用之和超過他乘出租車行駛10km一次的費(fèi)用
10.(2022?全國?高三專題練習(xí))某醫(yī)藥研究機(jī)構(gòu)開發(fā)了一種新藥,據(jù)監(jiān)測(cè),如果患者每次按規(guī)定的劑量注
射該藥物,注射后每毫升血液中的含藥量y(微克)與時(shí)間r(小時(shí))之間的關(guān)系近似滿足如圖所示的曲
線.據(jù)進(jìn)一步測(cè)定,當(dāng)每毫升血液中含藥量不少于0.125微克時(shí),治療該病有效,則()
B.注射一次治療該病的有效時(shí)間長(zhǎng)度為6小時(shí)
C.注射該藥物9小時(shí)后每毫升血液中的含藥量為0.4微克
O
D.注射一次治療該病的有效時(shí)間長(zhǎng)度為5考31時(shí)
11.(2022?全國?高三專題練習(xí))“雙11”購物節(jié)中,某電商對(duì)顧客實(shí)行購物優(yōu)惠活動(dòng),規(guī)定一次購物付款總
額滿一定額度,可以給與優(yōu)惠:(1)如果購物總額不超過50元,則不給予優(yōu)惠;(2)如果購物總額超過
50元但不超過100元,可以使用一張5元優(yōu)惠券;(3)如果購物總額超過100元但不超過300元,則按標(biāo)
價(jià)給予9折優(yōu)惠;(4)如果購物總額超過300元,其中300元內(nèi)的按第(3)條給予優(yōu)惠,超過300元的部
分給予8折優(yōu)惠.某人購買了部分商品,則下列說法正確的是()
A.如果購物總額為78元,則應(yīng)付款為73元
B.如果購物總額為228元,則應(yīng)付款為205.2元
C.如果購物總額為368元,則應(yīng)付款為294.4元
D.如果購物時(shí)一次性全部付款442.8元,則購物總額為516元
12.(2022?全國?高三專題練習(xí))某一池澹里浮萍面積了(單位:m2)與時(shí)間f(單位:月)的關(guān)系為
>=2',下列說法中正確的說法是()
A.浮萍每月增長(zhǎng)率為1
B.第5個(gè)月時(shí),浮萍面積就會(huì)超過30m2
C.浮萍每月增加的面積都相等
D.若浮萍蔓延到2m\3m2,6m?所經(jīng)過時(shí)間分別為r“,G,則4+弓=4
三、填空題
13.(2022?全國?模擬預(yù)測(cè))一種藥在病人血液中的量保持lOOOmg以上才有療效,而低于500mg病人就有
危險(xiǎn).現(xiàn)給某病人靜脈注射了這種藥2000mg,如果藥在血液中以每小時(shí)10%的比例衰減,為了充分發(fā)揮
藥物的利用價(jià)值,那么從現(xiàn)在起經(jīng)過小時(shí)內(nèi)向病人的血液補(bǔ)充這種藥,才能保持療效.(附:
1g2?0.3010,lg3?0.4771,精確到O.lh)
14.(2022?遼寧丹東?模擬預(yù)測(cè))某公司2021年實(shí)現(xiàn)利潤100萬元,計(jì)劃在以后5年中每年比上一年利潤
增長(zhǎng)4%,則2026年的利潤是萬元.(結(jié)果精確到1萬元)
15.(2022?北京?二模)某公司通過統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn),工人工作效率E與工作年限”廠>0),勞累程度
T(O<T<1),勞動(dòng)動(dòng)機(jī)儀1<6<5)相關(guān),并建立了數(shù)學(xué)模型E=10-10T.6?w.
己知甲、乙為該公司的員工,給出下列四個(gè)結(jié)論:
①甲與乙勞動(dòng)動(dòng)機(jī)相同,且甲比乙工作年限長(zhǎng),勞累程度弱,則甲比乙工作效率高;
②甲與乙勞累程度相同,且甲比乙工作年限長(zhǎng),勞動(dòng)動(dòng)機(jī)高,則甲比乙工作效率高;
③甲與乙工作年限相同,且甲比乙工作效率高,勞動(dòng)動(dòng)機(jī)低,則甲比乙勞累程度強(qiáng):
④甲與乙勞動(dòng)動(dòng)機(jī)相同,且甲比乙工作效率高,工作年限短.則甲比乙勞累程度弱.
其中所有正確結(jié)論的序號(hào)是.
16.(2022.全國?高三專題練習(xí))長(zhǎng)江流域水庫群的修建和聯(lián)合調(diào)度,極大地降低了洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn),發(fā)揮了
重要的防洪減災(zāi)效益.每年洪水來臨之際,為保證防洪需要、降低防洪風(fēng)險(xiǎn),水利部門需要在原有蓄水量
的基礎(chǔ)上聯(lián)合調(diào)度,統(tǒng)一蓄水,用蓄滿指數(shù)(蓄滿指數(shù)=(水庫實(shí)際蓄水量)+(水庫總蓄水量)X100)來
衡量每座水庫的水位情況.假設(shè)某次聯(lián)合調(diào)度要求如下:
(i)調(diào)度后每座水庫的蓄滿指數(shù)仍屬于區(qū)間I。/。。];
(ii)調(diào)度后每座水庫的蓄滿指數(shù)都不能降低;
(iii)調(diào)度前后,各水庫之間的蓄滿指數(shù)排名不變.
記尤為調(diào)度前某水庫的蓄滿指數(shù),y為調(diào)度后該水庫的蓄滿指數(shù),給出下面四個(gè)y關(guān)于x的函數(shù)解析式:
?y=+6x;②y=l()\/7;③),=[0否;④y=lOOsin^^x.
則滿足此次聯(lián)合調(diào)度要求的函數(shù)解析式的序號(hào)是.
四、解答題
17.(2022?上海交大附中高三期中)“跳臺(tái)滑雪”是冬奧會(huì)中的一個(gè)比賽項(xiàng)目,俗稱“勇敢者的游戲”,觀賞
性和挑戰(zhàn)性極強(qiáng).如圖:一個(gè)運(yùn)動(dòng)員從起滑門點(diǎn)A出發(fā),沿著助滑道曲線/(x)=-病二7(-64*40)滑
到臺(tái)端點(diǎn)B起跳,然后在空中沿拋物線g(x)=ax2-20以-6(x>0)飛行一段時(shí)間后在點(diǎn)C著陸,線段BC
的長(zhǎng)度稱作運(yùn)動(dòng)員的飛行距離,計(jì)入最終成績(jī).已知8(力=加-20or-匕在區(qū)間[0,30]上的最大值為
〃(起滑門)
-30,最小值為-70.助滑道、空中飛翔
8(臺(tái)端)\
C(著陸點(diǎn))
(1)求實(shí)數(shù)。,方的值及助滑道曲線A8的長(zhǎng)度.
(2)若運(yùn)動(dòng)員某次比賽中著陸點(diǎn)C與起滑門點(diǎn)A的高度差為120米,求他的飛行距離(精確到米,
石q2.236).
18.(2022?上海市建平中學(xué)高三階段練習(xí))有一條長(zhǎng)為120米的步行道OA,4是垃圾投放點(diǎn)電,以。為
原點(diǎn),OA為x軸正半軸建立直角坐標(biāo)系.設(shè)點(diǎn)3(x,0),現(xiàn)要建設(shè)另一座垃圾投放點(diǎn)?(f,0),函數(shù)f(x)
表示與點(diǎn)B距離最近的垃圾投放點(diǎn)的距離.
⑴若1=60,求人o(10)、啟(80)、40(95)的值,并寫出啟(力的函數(shù)解析式;
(2)若可以通過/(x)與坐標(biāo)軸圍成的面積來測(cè)算扔垃圾的便利程度,面積越小越便利.問:垃圾投放點(diǎn)電
建在何處才能比建在中點(diǎn)時(shí)更加便利?
19.(2022?上海市松江二中高三開學(xué)考試)某市環(huán)保部門通過研究多年來該地區(qū)的大氣污染狀況后,建立
了一個(gè)預(yù)測(cè)該市一天中的大氣污染指標(biāo)/(,)與時(shí)間,(單位:小時(shí))之間的關(guān)系的函數(shù)模型:
/1)=g(r)+;-a+2”,問0,24),其中g(shù)(f)=;sin(即1岡),代表大氣中某類隨時(shí)間f變化的典型污
-
染物質(zhì)的含量,參數(shù)。代表某個(gè)已測(cè)定的環(huán)境氣象指標(biāo),且0,-.現(xiàn)環(huán)保部門欲將/(,)的最大值M(4)
作為每天的大氣環(huán)境綜合指數(shù)予以發(fā)布.
⑴求g(r)的值域;
(2)若該市政府要求每天的大氣環(huán)境綜合指數(shù)不得超過2.0,請(qǐng)求出M(a)的表達(dá)式,并預(yù)測(cè)該市目前的大
氣環(huán)境綜合指數(shù)是否會(huì)超標(biāo)?請(qǐng)說明理由.
20.(2022?安徽亳州?高三期末(理))如圖所示,兩村莊A和B相距10km,現(xiàn)計(jì)劃在兩村莊外以A8為直
徑的半圓弧48上選擇一點(diǎn)C建造自來水廠,并沿線段。和CB鋪設(shè)引水管道.根據(jù)調(diào)研分析,C4段的引
水管道造價(jià)為2萬元/km,CB段的引水管道造價(jià)為〃?萬元/km,設(shè)。=^km,鋪設(shè)引水管道的總造價(jià)為
y萬元,且已知當(dāng)自來水廠建在半圓弧A8的中點(diǎn)時(shí),y=30>/2.
⑴求m的值,并將y表示為X的函數(shù);
A--------------------H
(2)分析y是否存在最大值,若存在,求出最大值,若不存在,請(qǐng)說明理由.
21.(2022?全國?高三專題練習(xí))十九大指出中國的電動(dòng)汽車革命早已展開,通過以新能源汽車替代汽/柴油
車,中國正在大力實(shí)施一項(xiàng)將重塑全球汽車行業(yè)的計(jì)劃,2020年某企業(yè)計(jì)劃引進(jìn)新能源汽車生產(chǎn)設(shè)備看,
通過市場(chǎng)分析,全年需投入固定成本3ooo萬元,每生產(chǎn)x(百輛)需另投入成本y(萬元),且
10X2+I00A:,0<X<40
y=\八100002八.由市場(chǎng)調(diào)研知,每輛車售價(jià)5萬元,且全年內(nèi)生產(chǎn)的車輛當(dāng)年能全部銷售
501%+------4500,x240
、x
完.
(1)求出2020年的利潤S(萬元)關(guān)于年產(chǎn)量x(百輛)的函數(shù)關(guān)系式;(利潤=銷售額一成本)
(2)當(dāng)2020年產(chǎn)量為多少百輛時(shí),企業(yè)所獲利潤最大?并求出最大利潤.
22.(2022.全國?高三專題練習(xí))某鄉(xiāng)鎮(zhèn)響應(yīng)“綠水青山就是金山銀山”的號(hào)召,因地制宜的將該鎮(zhèn)打造成“生
態(tài)水果特色小鎮(zhèn)經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn):某珍惜水果樹的單株產(chǎn)量W(單位:千克)與施用肥料單位:千克)滿足
5(X2+3),0<X<2
如下關(guān)系:卬。)=50x,肥料成本投入為1Ox元,其它成本投入(如培育管理、施肥等人工
---,2<xV5
,l+x
費(fèi))20x元.已知這種水果的市場(chǎng)售價(jià)大約15元/千克,且銷售暢通供不應(yīng)求,記該水果單株利潤為7(x)(單
位:元)
⑴寫單株利潤/(x)阮)關(guān)于施用肥料x(千克)的關(guān)系式;
(2)當(dāng)施用肥料為多少千克時(shí),該水果單株利潤最大?最大利潤是多少?
專題13函數(shù)模型及其應(yīng)用
【考點(diǎn)預(yù)測(cè)】
1.幾種常見的函數(shù)模型:
函數(shù)模型函數(shù)解析式
一次函數(shù)模型f(x)=ax+b(a,b為常數(shù)且ax0)
反比例函數(shù)模型
f(x)=-+b(k,6為常數(shù)且a40)
X
二次函數(shù)模型/(x)=ax1+Zzr+c(a,b,c為常數(shù)且a工。)
指數(shù)函數(shù)模型f(x)=bax+c(a,b,。為常數(shù),8H0,a>G,awl)
對(duì)數(shù)函數(shù)模型
f(x)=biogax+c(a,b,c為常數(shù),bwO,a>0,awl)
基函數(shù)模型n
/(x)=ax+b(a9b為常數(shù),。工0)
2.解函數(shù)應(yīng)用問題的步驟:
(1)審題:弄清題意,識(shí)別條件與結(jié)論,弄清數(shù)量關(guān)系,初步選擇數(shù)學(xué)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,利用已有知識(shí)建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型;
(3)解模:求解數(shù)學(xué)模型,得出結(jié)論;
(4)還原:將數(shù)學(xué)問題還原為實(shí)際問題.
【題型歸納目錄】
題型一:二次函數(shù)模型,分段函數(shù)模型
題型二:對(duì)勾函數(shù)模型
題型三:指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)模型
【典例例題】題型一:二次函數(shù)模型,分段函數(shù)模型
例1.(2022.黑龍江?哈爾濱三中三模(理))如圖為某小區(qū)七人足球場(chǎng)的平面示意圖,48為球門,在某次
小區(qū)居民友誼比賽中,隊(duì)員甲在中線上距離邊線5米的P點(diǎn)處接球,此時(shí)tanNAPB=(,假設(shè)甲沿著平行
邊線的方向向前帶球,并準(zhǔn)備在點(diǎn)。處射門,為獲得最佳的射門角度(即NAQ8最大),則射門時(shí)甲離上
方端線的距離為()
56B.576C.10V2D.105/3
【解析】
【分析】
力2+150
先根據(jù)題意解出A8長(zhǎng)度,設(shè)?!?〃,得到cosZAQ8=再分析求值域,判斷取等條
J/+325"+22500'
件即可求解.
【詳解】
設(shè)45=x,并根據(jù)題意作如下示意圖,由圖和題意得:PH=25,BH=10,
DJJinnc
所以tan/3PH=——RtanZAPB=—
HP25531
52
——I—3
所以tanZAPH=tan(/APB+ZBPH)==-
,AHAB+BHx+10x+103口「目一”「
又tan/APH=-----=-------------=--------,所以------=-,解4得ax=5,即AB=5,
PHPH25255
設(shè)。”=力,/ze[0,25],l/ii]AQ=^Q^+AH2=V/r+152,
BQ=y]QH2+BH2=Jh2+}02,所以在AAQB中,有
cos408=m+「/八150
2AQxBQJ/+325川+22500
令m=/?2+150(1504,”4775),所以"=切一巾。,
cosZ.AQB=[=]
所以,77-150)2+325(〃?-150)+2250013750?25門,
Vfn~m
因?yàn)?504m4775,所以」4,4上,則要使NAQB最大,
775m150
cosZ.AQB=,/375075
即375025「要取得最小值,即J-號(hào)+2+1取得最大值,
J——1+—+1Vm2m
Vfntn
375025111
即一年+丁在行4K瓦取得最大值,
人1J___1_
令/=—G/(r)=-3750r2+25/+l,
m市詢
所以/⑺的對(duì)稱軸為:f=皋,所以/⑺在三,上單調(diào)遞增,在4,上單調(diào)遞減,
300//D3UUJUU12)U
所以當(dāng),=工時(shí),/(,)取得最大值,即NAQ8最大,此時(shí)_1=工,即m=300,
300m300
所以"=150,所以/?=5?,即為獲得最佳的射門角度(即/AQ8最大),
則射門時(shí)甲離上方端線的距離為:5瓜.
故選:B.
例2.(2022?甘肅酒泉?模擬預(yù)測(cè)(文))如圖,在矩形A8C£>中,
43=2,BC=\,。是AB的中點(diǎn),點(diǎn)P沿著邊BC、C。與ZM運(yùn)動(dòng),記N3OP=x,將△P4B的面積表示
為關(guān)于X的函數(shù)/(%),則〃%)=(
A.當(dāng)無£(05時(shí),/(x)=2tanx
g3九
B.當(dāng)無i輪],時(shí),/(x)=-tanx
-3九\
C.當(dāng)工£丁萬)時(shí),/(x)=-tanx
D.當(dāng)xe亍,乃J時(shí),/(x)=tanx
【答案】C
【解析】
【分析】
分T。?、片、.學(xué)乃)三種情況討論,求出△EW的邊AB上的高,結(jié)合三角形的面積
公式可得H」"(x)的表達(dá)式.
【詳解】
JI_____
?;OB=OC=1,則NBOC=1,易得OC=OD=Jr+/=&,:.0C2+0D2=CD2,
時(shí),點(diǎn)尸在線段8c上(不包括點(diǎn)3),則
止匕時(shí)NPQ4=;r-x,則A4=04tan(1一x)=-tanx,則
故選:C.
例3.(2022?上海交大附中高三開學(xué)考試)2020年11月5日至10日,第三屆中國國際進(jìn)口博覽會(huì)在上海
舉行,經(jīng)過三年發(fā)展,進(jìn)博會(huì)讓展品變商品,讓展商變投資商,交流創(chuàng)意和理念,聯(lián)通中國和世界,國際
采購、投資促進(jìn)、人文交流,開放合作四大平臺(tái)作用不斷凸顯,成為全球共享的國際公共產(chǎn)品.在消費(fèi)品展
區(qū),某企業(yè)帶來了一款新型節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品參展,并決定大量投放市場(chǎng).已知該產(chǎn)品年固定研發(fā)成本為150萬
元,每生產(chǎn)1萬臺(tái)需另投入380萬元.設(shè)該企業(yè)一年內(nèi)生產(chǎn)該產(chǎn)品x萬臺(tái)且全部售完,每萬臺(tái)的銷售收入為
500-2x,0<x<20
R(x)萬元,且R(x)=di、21406250
370+--------;-,%>20
、XX
(1)寫出年利潤S(萬元)關(guān)于年產(chǎn)量X(萬臺(tái))的函數(shù)解析式;(利潤=銷售收入一成本)
(2)當(dāng)年產(chǎn)量為多少萬臺(tái)時(shí),該企業(yè)獲得的年利潤最大?并求出最大年利潤.
-2X2+120X-150,0<X<20
【答案】(1)S=-10A-^^+1990,X>20
(2)當(dāng)年產(chǎn)量為25萬臺(tái)時(shí),該企業(yè)獲得的年利潤最大,最大為1490萬元【解析】
【分析】
(1)分0<x420和x>20兩種情況,由利潤=銷售收入一成本,知5=與?。)-(380》+150),再代入
R(x)的解析式,進(jìn)行化簡(jiǎn)整理即可,
(2)”10<x420時(shí),利用配方法求出S的最大值,”lx>20時(shí),利用基本不等式求出S的最大值,比較兩
個(gè)最大值后,取較大的即可
(1)
當(dāng)0<x420時(shí),S=xR(x)-(380x+150)
=500x-2x2-38()x-150=-2x2+120x-150.
當(dāng)尤>20時(shí),S=xR(x)-(380x+150)
=370x+2140-^^-380x-150=-10x-^^+1990,
所以年利潤S(萬元)關(guān)于年產(chǎn)量x(萬臺(tái))的函數(shù)解析式為
-2X2+120X-150,0<X<20
s=-10^-^^+1990,x>20⑵
x
當(dāng)0cx420時(shí),S=-2x2+120x-150=-2(x-30)2+1650,
所以函數(shù)S在(0,20]上單調(diào)遞增,所以當(dāng)x=2()時(shí),S取得最大值1450,
當(dāng)x>20時(shí),S=-10x-^=^+1990=-(10.r+^=^)+1990
XX
<-230x?空^+1990=-500+1990=1490,
當(dāng)且僅當(dāng)10^=色絲,即x=25時(shí)取等號(hào),此時(shí)S取得最大值1490,
x
因?yàn)?490>1450,
所以當(dāng)年產(chǎn)量為25萬臺(tái)時(shí)?,該企業(yè)獲得的年利潤最大,最大為1490萬元
例4.(2022?全國?高三專題練習(xí))某廠借嫦娥奔月的東風(fēng),推出品牌為“玉兔”的新產(chǎn)品,生產(chǎn)“玉兔”的固
定成本為20000元,每生產(chǎn)一件“玉兔”需要增加投入100元,根據(jù)初步測(cè)算,總收益滿足函數(shù)
,、2
/?("=400X--2A:,(I0<X<400)',其中x是“玉兔”的月產(chǎn)量.
80000,(%>400)
(1)將利潤人犬)表示為月產(chǎn)量x的函數(shù);
(2)當(dāng)月產(chǎn)量為何值時(shí),該廠所獲利潤最大?最大利潤是多少?(總收益=總成本+利潤)【答案】(1)
,--x2+300x-20000,(0^iJv400)
f(x)=j2;
-100x+60000,(x>400)
(2)300,25000元.
【解析】
【分析】
(I)由題意,由總收益=總成本+利潤可知,分蟋/400及x>400求利潤,利用分段函數(shù)表示;
(2)在魄*400及x>400分別求函數(shù)的最大值或取值范圍,從而確定函數(shù)的最大值.從而得到最大利潤.
(1)
由題意,當(dāng)噴!k400時(shí),f(x)=400x-0.5x2-20000-100x=300x-0.5x2-20000;
當(dāng)x>400時(shí),=8(XXX)-1(X)A--2(XX)()=6(XXX)-1(X)x;
,--x2+300A--20000,(Ogijr400)
故1L/(x)=J2;
-100A-+60000,(%>400)
(2)
當(dāng)噴上400時(shí),f(x)=300x-0.5x2-20000;
當(dāng)x=300時(shí),/a)nmi=7(300)=25000(Jo)
當(dāng)X>400時(shí),/a)?ra</(400)=20000(TC)
?1?25000>20000,
當(dāng)x=300時(shí),該廠所獲利潤最大,最大利潤為25000元.
例5.(2022?河北?模擬預(yù)測(cè))勞動(dòng)實(shí)踐是大學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)、鍛煉才干的有效途徑,更是大學(xué)生服務(wù)社會(huì)、回
報(bào)社會(huì)的一種良好形式某大學(xué)生去一服裝廠參加勞動(dòng)實(shí)踐,了解到當(dāng)該服裝廠生產(chǎn)的一種衣服日產(chǎn)量為x
件時(shí),售價(jià)為s元/件,且滿足s=820-2x,每天的成本合計(jì)為600+20x元,請(qǐng)你幫他計(jì)算日產(chǎn)量為
件時(shí),獲得的日利潤最大,最大利潤為萬元.
【答案】2007.94
【解析】
【分析】
將利潤表示為關(guān)于x的一個(gè)二次函數(shù),求出該函數(shù)的最值即可.
【詳解】
由題意易得II利潤y=sxx—(600+20x)=x(820-2x)-(600+20x)=-2(x-200)2+79400,
故當(dāng)日產(chǎn)量為200件時(shí),獲得的日利潤最大,最大利潤為7.94萬元,
故答案為:200,7.94.
【方法技巧與總結(jié)】
1.分段函數(shù)主要是每一段自變量變化所遵循的規(guī)律不同,可以先將其當(dāng)做幾個(gè)問題,將各段的變化規(guī)律分別
找出來,再將其合到一起,要注意各段自變量的范圍,特別是端點(diǎn)值.
2.構(gòu)造分段函數(shù)時(shí),要準(zhǔn)確、簡(jiǎn)潔,不重不漏.
題型二:對(duì)勾函數(shù)模型
例6.(2022.全國?高三專題練習(xí))某企業(yè)投入100萬元購入一套設(shè)備,該設(shè)備每年的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用是0.5萬元,
此外每年都要花費(fèi)一定的維護(hù)費(fèi),第一年的維護(hù)費(fèi)為2萬元,由于設(shè)備老化,以后每年的維護(hù)費(fèi)都比上一
年增加2萬元.為使該設(shè)備年平均費(fèi)用最低,該企業(yè)需要更新設(shè)備的年數(shù)為()
A.8B.10C.12D.13
【答案】B
【解析】
【分析】
設(shè)該企業(yè)需要更新設(shè)備的年數(shù)為x(xwN*),設(shè)備年平均費(fèi)用為y萬元,求得》關(guān)于X的表達(dá)式,利用基本
不等式求出y的最小值及其對(duì)應(yīng)的x值,即可得出結(jié)論.
【詳解】
設(shè)該企業(yè)需要更新設(shè)備的年數(shù)為x(xeN"),設(shè)備年平均費(fèi)用為>萬元,
則x年后的設(shè)備維護(hù)費(fèi)用為2+4+6+…+2x=%0=x(x+l),
廠廠…丫尺的也出加可4100+0.5x+x(x+l)1003、J100343/匚一、
所以x年的平均費(fèi)用為y=------------——-=x+—+->2x——+—=—(力兀),
xx2Vx22
當(dāng)且僅當(dāng)x=10時(shí),等號(hào)成立,
因此,為使該設(shè)備年平均費(fèi)用最低,該企業(yè)需要更新設(shè)備的年數(shù)為10.
故選:B.
例7.(2022?全國?高三專題練習(xí))迷你K7V是一類新型的娛樂設(shè)施,外形通常是由玻璃墻分隔成的類似電
話亭的小房間,近幾年投放在各大城市商場(chǎng)中,受到年輕人的歡迎.如圖是某間迷你K7V的橫截面示意
3
圖,其中AB=AE=5,ZA=ZB=ZE=90°,曲線段CQ是圓心角為90。的圓弧,設(shè)該迷你KTV橫截面的
面積為S,周長(zhǎng)為L(zhǎng),則,的最大值為.(本題中取萬=3進(jìn)行計(jì)算)
【答案】6-3^【解析】【分析】
設(shè)圓弧的半徑為X,根據(jù)平面幾何知識(shí)寫出|關(guān)于X的函數(shù)關(guān)系式,運(yùn)用基本不等式求解函數(shù)的最大值即
可.
【詳解】
33
設(shè)圓弧的半徑為x(0<x4]),根據(jù)題意可得:BC=DE=AB-x=--x
S-AEDE+(AB-DE)(AE-力+(乃—=gg-+-工)工='一"+
24尤7LXQ-J1qQ—v-2
L=2AB+
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