2022届高三数学一轮复习(原卷版)第9讲 函数模型及其应用.doc
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1、 第 9 讲 函数模型及其应用 一、知识梳理 1几种常见的函数模型 函数模型 函数解析式 一次函数模型 f(x)axb(a,b 为常数,a0) 二次函数模型 f(x)ax2bxc(a,b,c 为常数,a0) 指数函数模型 f(x)baxc(a,b,c 为常数, a0 且 a1,b0) 对数函数模型 f(x)blogaxc (a,b,c 为常数,a0 且 a1,b0) 幂函数模型 f(x)axnb(a,b,n 为常数,a0,n0) 2.三种函数模型性质比较 yax(a1) ylogax(a1) yxn(n0) 在(0,) 上的单调性 增函数 增函数 增函数 增长速度 越来越快 越来越慢 相对平稳
2、 图象的变化 随 x 值增大, 图象与 y轴接近平行 随 x 值增大, 图象与 x轴接近平行 随 n 值变化而不同 常用结论 “对勾”函数 f(x)xax(a0)的性质 (1)该函数在(, a和 a,)上单调递增,在 a,0)和(0, a 上单调递减 (2)当 x0 时,x a时取最小值 2 a; 当 x0 时,x a时取最大值2 a. 二、教材衍化 1在某个物理实验中,测量得变量 x 和变量 y 的几组数据,如表: x 0.50 0.99 2.01 3.98 y 0.99 0.01 0.98 2.00 则对 x,y 最适合的拟合函数是( ) Ay2x Byx21 Cy2x2 Dylog2x
3、解析:选 D根据 x0.50,y0.99,代入计算,可以排除 A;根据 x2.01,y0.98,代入计算,可以排除 B,C;将各数据代入函数 ylog2x,可知满足题意 2某工厂一年中各月份的收入、支出情况的统计图如图所示,则下列说法中错误的是( ) A收入最高值与收入最低值的比是 31 B结余最高的月份是 7 月 C1 至 2 月份的收入的变化率与 4 至 5 月份的收入的变化率相同 D前 6 个月的平均收入为 40 万元 解析: 选 D 由题图可知, 收入最高值为 90 万元, 收入最低值为 30 万元, 其比是 31,故 A 正确;由题图可知,7 月份的结余最高,为 802060(万元)
4、,故 B 正确;由题图可知, 1 至 2 月份的收入的变化率与 4 至 5 月份的收入的变化率相同, 故 C 正确; 由题图可知,前 6 个月的平均收入为16(406030305060)45(万元),故 D 错误 3用长度为 24 的材料围一矩形场地,中间加两道隔墙,要使矩形的面积最大,则隔墙的长度为_ 解析:设隔墙的长度为 x(0 x1)的增长速度会超过并远远大于 yx(0)的增长速度( ) (3)指数型函数模型,一般用于解决变化较快,短时间内变化量较大的实际问题( ) 答案:(1) (2) (3) 二、易错纠偏 常见误区| (1)忽视实际问题中实际量的单位、含义、范围等; (2)建立函数模
5、型出错 1 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)与行驶千米数x(km)之间的函数关系式是_ 解析:由题意可得 y0.5x,0100. 答案:y0.5x,0100 2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)12x22x20(万元)一万件售价为 20 万元,为获取更大利润,该企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 xC(x) 12(x18)2142,当
6、 x18 时,L(x)有最大值 答案:18 考点一 用函数图象刻画变化过程(基础型) 复习指导| 能将实际问题转化为数学问题,会应用函数图象对实际问题进行描述 核心素养:数学建模 1(2020 广州市综合检测(一)如图,一高为 H 且装满水的鱼缸,其底部装有一排水小孔,当小孔打开时,水从孔中匀速流出,水流完所用时间为 T. 若鱼缸水深为 h 时,水流出所用时间为 t,则函数 hf(t)的图象大致是( ) 解析:选 B水位由高变低,排除 C,D半缸前下降速度先快后慢,半缸后下降速度先慢后快,故选 B 2汽车的“燃油效率”是指汽车每消耗 1 升汽油行驶的里程,如图描述了甲、乙、丙 三辆汽车在不同速
7、度下的燃油效率情况下列叙述中正确的是( ) A消耗 1 升汽油,乙车最多可行驶 5 千米 B以相同速度行驶相同的路程,三辆汽车中,甲车消耗汽油量最多 C甲车以 80 千米/小时的速度行驶 1 小时,消耗 10 升汽油 D某城市机动车最高限速 80 千米/小时,相同条件下,在该城市用丙车比用乙车更省油 解析:选 D根据图象知消耗 1 升汽油,乙车最多行驶里程大于 5 千米,故选项 A 错;以相同速度行驶时,甲车燃油效率最高,因此以相同速度行驶相同路程时,甲车消耗汽油最少,故选项 B 错;甲车以 80 千米/小时的速度行驶时燃油效率为 10 千米/升,行驶 1 小时,里程为 80 千米,消耗 8
8、升汽油,故选项 C 错;最高限速 80 千米/小时,丙车的燃油效率比乙车高,因此相同条件下,在该市用丙车比用乙车更省油,故选项 D 对 判断函数图象与实际问题变化过程相吻合的方法 (1)构建函数模型法:当根据题意易构建函数模型时,先建立函数模型,再结合模型选图象 (2)验证法:根据实际问题中两变量的变化快慢等特点,结合图象的变化趋势,验证是否吻合,从中排除不符合实际的情况,选择符合实际情况的答案 考点二 函数模型的选择(应用型) 复习指导| 会比较指数函数、对数函数以及幂函数增长差异;结合实例体会直线上升、指数爆炸、对数增长等不同函数类型增长的含义 核心素养:数学建模、数学运算 某新型企业为获
9、得更大利润,须不断加大投资,若预计年利润低于 10%时,则该企业就考虑转型,下表显示的是某企业几年来年利润 y(百万元)与年投资成本 x(百万元)变化的一组数据: 年份 2008 2009 2010 2011 投资成本 x 3 5 9 17 年利润 y 1 2 3 4 给出以下 3 个函数模型: ykxb(k0); yabx(a0, b0, 且 b1); yloga(xb)(a0,且 a1) (1)选择一个恰当的函数模型来描述 x,y 之间的关系; (2)试判断该企业年利润超过 6 百万元时,该企业是否要考虑转型 【解】 (1)将(3,1),(5,2)代入 ykxb(k0), 得13kb,25
10、kb,解得k12,b12, 所以 y12x12. 当 x9 时,y4,不符合题意; 将(3,1),(5,2)代入 yabx(a0,b0,且 b1), 得1ab3,2ab5,解得a24,b 2,所以 y24 ( 2)x2x32. 当 x9 时,y29328,不符合题意; 将(3,1),(5,2)代入 yloga(xb)(a0,且 a1), 得1loga(3b),2loga(5b),解得a2,b1,所以 ylog2(x1) 当 x9 时,ylog283; 当 x17 时,ylog2164.故可用来描述 x,y 之间的关系 (2)令 log2(x1)6,则 x65. 因为年利润66510%,所以该企
11、业要考虑转型 根据实际问题选择函数模型时应注意以下几点 (1)若能够根据实际问题作出满足题意的函数图象,可结合图象特征选择 (2)当研究的问题呈现先增长后减少的特点时, 可以选用二次函数模型 yax2bxc(a,b,c 均为常数,a0) (3)对数函数(底数大于 1 时)增长越来越慢,而指数函数(底数大于 1 时)增长越来越快 某地西红柿上市后,通过市场调查,得到西红柿的种植成本 Q(单位:元/100 kg)与上市时间 t(单位:天)的数据如下表: 时间 t 60 100 180 种植成本 Q 116 84 116 根据上表数据, 从下列函数中选取一个函数描述西红柿的种植成本 Q 与上市时间
12、t 的变化关系: Qatb,Qat2btc,Qa bt,Qa logbt. 利用你选取的函数,求: (1)西红柿种植成本最低时的上市天数是_; (2)最低种植成本是_元/100 kg. 解析:因为随着时间的增加,种植成本先减少后增加,而且当 t60 和 t180 时种植成本相等, 再结合题中给出的四种函数关系可知, 种植成本与上市时间的变化关系应该用二次函数 Qat2btc,即 Qa(t120)2m 描述,将表中数据代入可得 a(60120)2m116,a(100120)2m84,解得a0.01,m80, 所以 Q0.01(t120)280, 故当上市天数为 120 时, 种植成本取到最低值
13、80 元/100 kg. 答案:(1)120 (2)80 考点三 构建函数模型解决实际问题(应用型) 复习指导| 了解函数模型(指数函数、对数函数、幂函数、分段函数等)的广泛应用 核心素养:数学建模、数学运算 角度一 构建二次函数、分段函数、“对勾”函数模型 小王大学毕业后,决定利用所学专业进行自主创业经过市场调查,生产某小型电子产品需投入年固定成本为 3 万元,每生产 x 万件,需另投入流动成本为 W(x)万元,在年产量不足 8 万件时, W(x)13x2x(万元) 在年产量不小于 8 万件时, W(x)6x100 x38(万元)每件产品售价为 5 元通过市场分析,小王生产的商品能当年全部售
14、完 (1)写出年利润 L(x)(万元)关于年产量 x(万件)的函数解析式;(注:年利润年销售收入固定成本流动成本) (2)年产量为多少万件时,小王在这一商品的生产中所获利润最大?最大利润是多少? 【解】 (1)因为每件商品售价为 5 元,则 x 万件商品销售收入为 5x 万元, 依题意得,当 0 x8 时, L(x)5x13x2x 313x24x3; 当 x8 时,L(x)5x6x100 x38 335x100 x. 所以 L(x)13x24x3,0 x8,35x100 x,x8. (2)当 0 x8 时,L(x)13(x6)29. 此时,当 x6 时,L(x)取得最大值 L(6)9 万元 当
15、 x8 时,L(x)35x100 x352 x100 x352015,当且仅当 x100 x时等号成立, 即 x10 时,L(x)取得最大值 15 万元 因为 915,所以当年产量为 10 万件时,小王在这一商品的生产中所获利润最大,最大利润为 15 万元 建模解决实际问题的三个步骤 (1)建模:抽象出实际问题的数学模型 (2)推理、演算:对数学模型进行逻辑推理或数学演算,得到问题在数学意义上的解 (3)评价、解释:对求得的数学结果进行深入的讨论,作出评价、解释,返回到原来的实际问题中去,得到实际问题的解 即: 提醒 (1)构建函数模型时不要忘记考虑函数的定义域 (2)利用模型 f(x)axb
16、x求解最值时,注意取得最值时等号成立的条件 角度二 构建指数、对数函数模型 (1)(2020 广西桂林一模)一个放射性物质不断衰变为其他物质,每经过一年就有34的质量发生衰变若该物质余下质量不超过原有的 1%,则至少需要的年数是( ) A6 B5 C4 D3 (2)里氏震级 M 的计算公式为:Mlg Alg A0,其中 A 是测震仪记录的地震曲线的最大振幅,A0是相应的标准地震的振幅假设在一次地震中,测震仪记录的最大振幅是 1 000,此时标准地震的振幅为 0.001,则此次地震的震级为_级;9 级地震的最大振幅是 5级地震最大振幅的_倍 【解析】 (1)设这种放射性物质最初的质量为 1,经过
17、 x(xN)年后,剩余量是 y.则有y14x,依题意得14x1100,整理得 22x100,解得 x4,所以至少需要的年数是 4,故选 C (2)Mlg 1 000lg 0.0013(3)6. 设 9 级地震的最大振幅和 5 级地震的最大振幅分别为 A1, A2, 则 9lg A1lg A0lg A1A0,则A1A0109, 5lg A2lg A0lg A2A0,则A2A0105,所以A1A2104. 即 9 级地震的最大振幅是 5 级地震最大振幅的 10 000 倍 【答案】 (1)C (2)6 10 000 指数型、对数型函数模型 (1)在实际问题中,有关人口增长、银行利率、细胞分裂等增长
18、率问题常用指数函数模型表示通常可以表示为 yN(1p)x(其中 N 为基础数,p 为增长率,x 为时间)的形式解题时,往往用到对数运算,要注意与已知表格中给定的值对应求解 (2)有关对数型函数的应用题,一般都会给出函数解析式,要求根据实际情况求出函数解析式中的参数,或给出具体情境,从中提炼出数据,代入解析式求值,然后根据值回答其实际意义 1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,求该养殖场_天购买一次饲料才能使平均每天支付的总费用最少 解析:设该养殖场 x(x
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- 2022 届高三 数学 一轮 复习 原卷版 函数 模型 及其 应用
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