(通用版)2020高考数学一轮复习2.9函数模型及其应用讲义理.doc
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1、1第九节函数模型及其应用1几类函数模型函数模型 函数解析式一次函数模型 f(x) ax b(a, b 为常数, a0)反比例函数模型 f(x) b(k, b 为常数且 k0)kx二次函数模型 f(x) ax2 bx c(a, b, c 为常数, a0)指数函数模型 f(x) bax c(a, b, c 为常数, b0, a0 且 a1)对数函数模型 f(x) blogax c(a, b, c 为常数, b0, a0 且 a1)幂函数模型 f(x) axn b(a, b 为常数, a0)“对勾”函数模型 f(x) x (a0) ax2三种函数模型的性质函数性质 y ax(a1) ylog ax(
2、a1) y xn(n0)在(0,)上的增减性单调递增 单调递增 单调递增增长速度 越来越快 越来越慢 相对平稳图象的变化随 x 的增大,逐渐表现为与 y 轴平行随 x 的增大,逐渐表现为与 x 轴平行随 n 值变化而各有不同值的比较 存在一个 x0,当 x x0时,有 logax xn ax对勾函数 y x a0 在 , 和 , 上单调递增,在ax a a,0 和0 , 上单调递减.a a当 x0 时, x 时取最小值 2 ;当 x0 时, x 时取最大值2 .a a a a(1)当描述增长速度变化很快时,选用指数函数模型(2)当要求不断增长,但又不会增长过快,也不会增长到很大时,选用对数函数
3、模型(3)幂函数模型 y xn(n0)可以描述增长幅度不同的变化,当 n 值较小( n1)时,增长较慢;当 n 值较大( n1)时,增长较快.小题查验基础一、判断题(对的打“” ,错的打“”)(1)某种商品进价为每件 100 元,按进价增加 10%出售,后因库存积压降价,若按九折出售,则每件还能获利( )2(2)函数 y2 x的函数值比 y x2的函数值大( )(3)不存在 x0,使 ax0 x log ax0.( )n0(4)在(0,)上,随着 x 的增大, y ax(a1)的增长速度会超过并远远大于y xa(a0)的增长速度( )(5)“指数爆炸”是指数型函数 y abx c(a0, b0
4、, b1)增长速度越来越快的形象比喻( )答案:(1) (2) (3) (4) (5)二、选填题1下表是函数值 y 随自变量 x 变化的一组数据,它最可能的函数模型是( )x 4 5 6 7 8 9 10y 15 17 19 21 23 25 27A一次函数模型 B幂函数模型C指数函数模型 D对数函数模型解析:选 A 根据已知数据可知,自变量每增加 1,函数值增加 2,因此函数值的增量是均匀的,故为一次函数模型2小明骑车上学,开始时匀速行驶,途中因交通堵塞停留了一段时间,后为了赶时间加快速度行驶与以上事件吻合得最好的图象是( )解析:选 C 小明匀速行驶时,图象为一条直线,且距离学校越来越近,
5、故排除 A.因交通堵塞停留了一段时间,与学校的距离不变,故排除 D.后来为了赶时间加快速度行驶,故排除 B.故选 C.3某种细菌在培养过程中,每 15 分钟分裂一次(由一个分裂成两个),这种细菌由 1个繁殖成 4 096 个需经过_小时解析:设需经过 t 小时,由题意知 24t4 096,即 16t4 096,解得 t3.答案:34某城市客运公司确定客票价格的方法是:如果行程不超过 100 km,票价是 0.5 元/km;如果超过 100 km,超过 100 km 的部分按 0.4 元/km 定价,则客运票价 y(元)与行程千米数 x(km)之间的函数关系式是_3解析:由题意可得 yError
6、!答案: yError!5生产一定数量商品的全部费用称为生产成本,某企业一个月生产某种商品 x 万件时的生产成本为 C(x) x22 x20(万元)一万件售价是 20 万元,为获取最大利润,该企12业一个月应生产该商品数量为_万件解析:设利润为 L(x),则利润 L(x)20 x C(x) (x18) 2142,当 x18 时,12L(x)有最大值答案:18考 点 一 应 用 所 给 函 数 模 型 解 决 实 际 问 题 师 生 共 研 过 关 典例精析加工爆米花时,爆开且不糊的粒数占加工总粒数的百分比称为“可食用率” 在特定条件下,可食用率 p 与加工时间 t(单位:分钟)满足函数关系 p
7、 at2 bt c(a, b, c 是常数),如图记录了三次实验的数据根据上述函数模型和实验数据,可以得到最佳加工时间为_分钟解析 根据图表,把( t, p)的三组数据(3,0.7),(4,0.8),(5,0.5)分别代入函数关系式,联立方程组得Error!消去 c 化简得Error!解得Error!所以 p0.2 t21.5 t2 215(t2 152t 22516) 4516 2 ,15(t 154) 1316所以当 t 3.75 时, p 取得最大值,即最佳加工时间为 3.75 分钟154答案 3.75解题技法求解所给函数模型解决实际问题的关注点(1)认清所给函数模型,弄清哪些量为待定系
8、数(2)根据已知利用待定系数法,确定模型中的待定系数(3)利用该模型求解实际问题4过关训练1某市家庭煤气的使用量 x(m3)和煤气费 f(x)(元)满足关系 f(x)Error!已知某家庭2018 年前三个月的煤气费如表:月份 用气量 煤气费一月份 4 m3 4 元二月份 25 m3 14 元三月份 35 m3 19 元若四月份该家庭使用了 20 m3的煤气,则其煤气费为( )A11.5 元 B11 元C10.5 元 D10 元解析:选 A 根据题意可知 f(4) C4, f(25) C B(25 A)14, f(35) C B(35 A)19,解得 A5, B , C4,所以 f(x)Err
9、or!所以 f(20)124 (205)11.5.122某商场从生产厂家以每件 20 元的价格购进一批商品,若该商品零售价定为 p 元,销售量为 Q 件,则销售量 Q(单位:件)与零售价 p(单位:元)有如下关系: Q8 300170 p p2,则最大毛利润为(毛利润销售收入进货支出)( )A30 元 B60 元C28 000 元 D23 000 元解析:选 D 设毛利润为 L(p)元,则由题意知 L(p) pQ20 Q Q(p20)(8 300170 p p2)(p20) p3150 p211 700 p166 000,所以 L( p)3 p2300 p11 700.令 L( p)0,解得
10、p30 或 p130(舍去)当 p(0,30)时, L( p)0,当 p(30,)时, L( p)0,故 L(p)在 p30 时取得极大值,即最大值,且最大值为 L(30)23 000.考 点 二 构 建 函 数 模 型 解 决 实 际 问 题 全 析 考 法 过 关 分类例析类型(一) 构建一、二次函数模型例 1 某企业为打入国际市场,决定从 A, B 两种产品中只选择一种进行投资生产,已知投资生产这两种产品的有关数据如下表(单位:万美元):5项目类别 年固定成本每件产品成本每件产品销售价每年最多可生产的件数A 产品 20 m 10 200B 产品 40 8 18 120其中年固定成本与年生
11、产的件数无关, m 为待定常数,其值由生产 A 产品的原料价格决定,预计 m6,8,另外,年销售 x 件 B 产品时需上交 0.05x2万美元的特别关税,假设生产出来的产品都能在当年销售出去(1)写出该厂分别投资生产 A, B 两种产品的年利润 y1, y2与生产相应产品的件数x1, x2之间的函数关系式,并指明定义域;(2)如何投资才可获得最大年利润?请你做出规划解 (1)由题意得 y110 x1(20 mx1)(10 m)x120(0 x1200 且 x1N),y218 x2(408 x2)0.05 x 0.05 x 10 x2402 20.05( x2100) 2460(0 x2120
12、且 x2N)(2)6 m8,10 m0, y1(10 m)x120 为增函数又 0 x1200, x1N,当 x1200 时,生产 A 产品的最大利润为(10 m)200201 980200 m(万美元) y20.05( x2100) 2460(0 x2120,且 x2N),当 x2100 时,生产 B 产品的最大利润为 460 万美元(y1)max( y2)max(1 980200 m)4601 520200 m.易知当 6 m7.6 时,( y1)max( y2)max.即当 6 m7.6 时,投资生产 A 产品 200 件可获得最大年利润;当 m7.6 时,投资生产 A 产品 200 件
13、或投资生产 B 产品 100 件,均可获得最大年利润;当 7.6 m8 时,投资生产 B 产品 100 件可获得最大年利润个 性 点 拨 解决一、二次函数模型问题的 3 个注意点(1)二次函数的最值一般利用配方法与函数的单调性解决,但一定要密切注意函数的定义域,否则极易出错;(2)确定一次函数模型时,一般是借助两个点来确定,常用待定系数法;(3)解决函数应用问题时,最后要还原到实际问题 类型(二) 构建指数函数、对数函数模型例 2 (1)某公司为激励创新,计划逐年加大研发资金投入若该公司 2016 年全年6投入研发资金 130 万元,在此基础上,每年投入的研发资金比上一年增长 12%,则该公司
14、全年投入的研发资金开始超过 200 万元的年份是( )(参考数据:lg 1.120.05,lg 1.30.11,lg 20.30)A2018 年 B2019 年C2020 年 D2021 年(2)某食品的保鲜时间 y(单位:小时)与储藏温度 x(单位:)满足函数关系ye kx b(e2.718为自然对数的底数, k, b 为常数)若该食品在 0 的保鲜时间是192 小时,在 22 的保鲜时间是 48 小时,则该食品在 33 的保鲜时间是( )A16 小时 B20 小时C24 小时 D28 小时解析 (1)设第 n(nN *)年该公司全年投入的研发资金开始超过 200 万元根据题意得 130(1
15、12%) n1 200,则 lg130(112%) n1 lg 200,lg 130( n1)lg 1.12lg 22,2lg 1.3( n1)lg 1.12lg 22,0.11( n1)0.050.30,解得 n ,245又 nN *, n5,该公司全年投入的研发资金开始超过 200 万元的年份是 2020年故选 C.(2)由已知得 192e b,48e 22k be 22keb,将代入得 e22k ,则 e11k ,14 12当 x33 时, ye 33k be 33keb 319224,所以该食品在 33 的保鲜时间是(12)24 小时故选 C.答案 (1)C (2)C个 性 点 拨 指
16、数函数与对数函数模型的应用技巧(1)要先学会合理选择模型,指数函数模型是增长速度越来越快(底数大于 1)的一类函数模型,与增长率、银行利率有关的问题都属于指数函数模型(2)在解决指数函数、对数函数模型问题时,一般先需要通过待定系数法确定函数解析式,再借助函数的图象求解最值问题 类型(三) 构建 y ax 的函数模型bx7例 3 某养殖场需定期购买饲料,已知该场每天需要饲料 200 千克,每千克饲料的价格为 1.8 元,饲料的保管费与其他费用平均每千克每天 0.03 元,购买饲料每次支付运费 300 元求该场多少天购买一次饲料才能使平均每天支付的总费用最少解 设该场 x(xN *)天购买一次饲料
17、可使平均每天支付的总费用最少,平均每天支付的总费用为 y 元因为饲料的保管费与其他费用每天比前一天少 2000.036(元),所以 x 天饲料的保管费与其他费用共是 6(x1)6( x2)6(3 x23 x)(元)从而有 y (3x23 x300)2001.8 3 x357417,当且仅当 3 x,即1x 300x 300xx10 时, y 有最小值故该场 10 天购买一次饲料才能使平均每天支付的总费用最少个 性 点 拨 应用函数 f(x) ax 模型的关键点bx(1)明确对勾函数是正比例函数 f(x) ax 与反比例函数 f(x) 叠加而成的bx(2)解决实际问题时一般可以直接建立 f(x)
18、 ax 的模型,有时可以将所列函数关系bx式转化为 f(x) ax 的形式bx(3)利用模型 f(x) ax 求解最值时,要注意自变量的取值范围,及取得最值时等号bx成立的条件 类型(四) 构建分段函数模型例 4 某景区提供自行车出租,该景区有 50 辆自行车供游客租赁使用,管理这些自行车的费用是每日 115 元根据经验,若每辆自行车的日租金不超过 6 元,则自行车可以全部租出;若超出 6 元,则每超过 1 元,租不出的自行车就增加 3 辆为了便于结算,每辆自行车的日租金 x(元)只取整数,并且要求租自行车一日的总收入必须高于这一日的管理费用,用 y(元)表示出租自行车的日净收入(即一日中出租
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