2023年数学高考一轮复习真题演练(2021-22年真题)专题13函数模型及其应用.pdf
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1、专题1 3函数模型及其应用【考点预测】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)=ax+b(a,为常数且反 比 例 函 数 模 型f(x)+b(k,b为常数且。工0)X二 次 函 数模型f(x)=ax2+hx+c(a,b,。为常数且。工0)指 数 函 数 模 型f(x)=bax+c(a,b,c 为常数,b/0,tz0,对 数 函 数 模 型f(x)=hlogax+c(a,b,。为常数,。0,塞 函 数 模 型f(x)=ax+b(a,6 为常数,。中0)2.解函数应用问题的步骤:(1)审题:弄清题意,识别条件与结论,弄清数量关系,初步选择数学模型;(2
2、)建模:将自然语言转化为数学语言,将文字语言转化为符号语言,利用已有知识建立相应的数学模型;(3)解模:求解数学模型,得出结论;(4)还原:将数学问题还原为实际问题.【题型归纳目录】题型一:二次函数模型,分段函数模型题型二:对勾函数模型题型三:指数函数、对数函数模型【典例例题】题型一:二次函数模型,分段函数模型例1.(2022黑龙江哈尔滨三中三模(理)如图为某小区七人足球场的平面示意图,A 8为球门,在某次小区居民友谊比赛中,队员甲在中线上距离边线5米的P点处接球,此时=假设甲沿着平行边线的方向向前带球,并准备在点。处射门,为获得最佳的射门角度(即NAOB最大),则射门时甲离上方端线的距离为(
3、)B.576C.1072 D.10也【答 案】B【解 析】【分 析】先根据题意解出A 8长 度,设。=,得 到cosZAQ8=力2+150J/+3 2 5+22500 再分析求值域,判断取等条件即可求解.【详 解】设AB=x,并根据题意作如下示意图,由图和题意得:P H =25,BH =10,D JJ in n c所以 tan/3 P H=R tanZAPB=H P 25 5 315 2 I 3所以 tan Z A P H =tan(/A P B +Z BP H )=-,AH AB+BH x+10 x+10 3 口4 a 目一”又 tan/A PH=-=-=-,所 以-=-,解得 x=5,即
4、AB=5,P H P H 25 25 5设。”=力,/ze0,25,l/!ij AQ =Q +AH2=V/r+152,B Q =yQH2+BH2=J h2+02,所以在 AAQB 中,有c o s4 0 8 =m+/八1502 A Q x BQ J/+325川+22500令m=/?2+150(1504,”4775),所以=切一巾。,cos Z.A QB =所以,77-150)2+325(?-150)+22500 1 3750 25 门,V fn m因 为1504m4 7 7 5,所 以 4,4上,则要使NAQB最大,775 m 150c o s Z.A QB =,/3 7 5 0 7 5即 3
5、 7 5 0 2 5 要取得最小值,即J-号+2+1 取得最大值,J 1+1 V m2 mV fn tn3 7 5 0 2 5 1 1 1即一 年+丁在行4 K 瓦取得最大值,人1令/=GmJ_ _ _1 _市 询/(r)=-3 7 5 0 r2+2 5/+l,所以/的对称轴为:f=皋,所以/在 三,上 单调递增,在 4,上 单调递减,3 0 0 /D 3 U U J U U 1 2)U所以当,=工时,/(,)取得最大值,即NAQ8最大,此时_ 1 =工,即m=3 0 0,3 0 0m 3 0 0所以=1 5 0,所以/?=5,即为获得最佳的射门角度(即/AQ8最大),则射门时甲离上方端线的距
6、离为:5瓜.故选:B.例 2.(2 0 2 2 甘肃酒泉模拟预测(文)如图,在矩形4 3 c o 中,A B=2,B C =。是的中点,点尸沿着边B C、C O与 ZM 运动,记 N 8 O P =x,将 R W 的面积表示为关于1的函数/(X),则/(%)=()DOBA.当时,/(x)=2 t a n x幺 37 tB.当x i 旗=上 时,/(x)=-t a n x-34、C.当x e 7,左J时,/(x)=-t a n xD.当xe 亍,乃 J 时,/(x)=tanx【答案】C【解析】【分析】分T。?、片、.学 乃)三种情况讨论,求出E W 的边AB上的高,结合三角形的面积公式可得H(x
7、)的表达式.【详解】J I _ _;OB=OC=1,则 N BOC=1,易得 OC=OD=J r+/=&,:.0C2+0D2=CD2,时,点尸在线段8 c 上(不包括点3),则当x e。年时,点P 在线段C。上(不包括点C),Ji匕时x)=gA 8-B C=l;故选:c.例 3.(2 02 2上海交大附中高三开学考 试)2 02 0年 1 1 月 5日至1 0日,第三届中国国际进口博览会在上海举行,经过三年发展,进博会让展品变商品,让展商变投资商,交流创意和理念,联通中国和世界,国际采购、投资促进、人文交流,开放合作四大平台作用不断凸显,成为全球共享的国际公共产品.在消费品展区,某企业带来了一
8、款新型节能环保产品参展,并决定大量投放市场.已知该产品年固定研发成本为1 5 0万元,每生产1 万台需另投入38 0万元.设该企业一年内生产该产品x 万台且全部售完,每万台的销售收入为5 00-2 x,0 x 2 0(1)写出年利润S(万元)关于年产量x (万台)的函数解析式;(利 润=销售收入一成本)(2)当年产量为多少万台时,该企业获得的年利润最大?并求出最大年利润.【答案】(1)S=-2X2+120X-150,0X 2 0(2)当年产量为2 5 万台时,该企业获得的年利润最大,最大为1 49 0万 元【解析】【分析】(1)分0 2 0 两种情况,由利润=销售收入一成本,知5 =依?)(3
9、 8 0 x +1 5 0),再代入R(x)的解析式,进行化简整理即可,(2)当0 2 0 时,利用基本不等式求出S 的最大值,比较两个最大值后,取较大的即可(1)当 0 2 0 时,5 =x/?(x)-(3 8 0 x+l 5 0)=3 7 0 x+2 1 4 0-3 8 0 x-1 5 0 =-1 0 x-+1 9 9 0,X X所以年利润s (万元)关于年产量X (万台)的函数解析式为-2X2+120X-150,0X20当0 2 0 时,5 =-l 0 x-+1 9 9 0 =-(1 0 x+=)+1 9 9 0XX1 4 5 0,所以当年产量为2 5 万台时;该企业获得的年利润最大,最
10、大为1 4 9 0 万元例 4.(2 0 2 2 全国高三专题练习)某厂借嫦娥奔月的东风,推出品牌为“玉兔”的新产品,生产“玉兔”的固定成本为2 0 0 0 0 元,每生产一件“玉兔”需要增加投入1 0 0 元,根据初步测算,总收益满足函数,、4 0 0X-X2,(0 X4 0 0),-_R(x)=4 0 0)(1)将利润7 U)表示为月产量x的函数;(2)当月产量为何值时,该厂所获利润最大?最大利润是多少?(总收益=总成本+利润)【答案】(1),-x2+3 0 0 x-2 0 0 0 0,(0 M 4 0 0)=j 2 ;-1 O O x+6 0 0 0 0,(x 4 0 0)(2)3 0
11、0,2 5 0 0 0 元.【解析】【分析】由题意,由总收益=总成本+利润可知,分赞k 4 0 0 及x 4 0 0 求利润,利用分段函数表示;(2)在谣/4 0 0 及x 4 0 0 分别求函数的最大值或取值范围,从而确定函数的最大值.从而得到最大利润.(1)由题意,当喷 火 4 0 0 时,/(x)=4 0 0 x -0.5A:2-2 0 0 0 0 -1 O O.r =3 0 0 x -0,5 x2-2 0 0 0 0 ;当 x 4 0 0 时,/(x)=8(X X X)-1(X)A-2(X X X)=6 0 0 0 0-l O O x;,-x2+3 0 0 x-2 0 0 0 0,(O
12、 g i j r 4 0 0)故/(x)=j 2 ;-1 0 0 x+6 0 0 0 0,(%4 0 0)(2)当噫!k 4 0 0 时,fx=3 0 0 x -0.5 x2-2 0 0 0 0 :当 x =3 0 0 时,/。),四=/(3 0 0)=2 5 0 0 0(元)当x4 0 0 时,f(x)皿 2 0 0 0 0,.,.当x =3 0 0 时,该厂所获利润最大,最大利润为2 5 0 0 0 元.例 5.(2 0 2 2河北模拟预测)劳动实践是大学生学习知识、锻炼才干的有效途径,更是大学生服务社会、回报社会的一种良好形式某大学生去一服装厂参加劳动实践,了解到当该服装厂生产的一种衣服
13、日产量为尤件时,售价为S元/件,且满足s=820-2 x,每天的成本合计为600+20 x元,请你帮他计算日产量为件时,获得的日利润最大,最大利润为 万元.【答案】200 7.94【解析】【分析】将利润表示为关于x 的一个二次函数,求出该函数的最值即可.【详解】由题意易得 I I 利润 y=s x x-(600+20 x)=x(820-2x)-(600+20 x)=-2(x-200)2+79400.故当日产量为200件时,获得的日利润最大,最大利润为7.94万元,故答案为:200,7.94.【方法技巧与总结】I.分段函数主要是每一段自变量变化所遵循的规律不同,可以先将其当做几个问题,将各段的变
14、化规律分别找出来,再将其合到一起,要注意各段自变量的范围,特别是端点值.2.构造分段函数时,要准确、简洁,不重不漏.题型二:对勾函数模型例 6.(2022全国高三专题练习)某企业投入100万元购入一套设备,该设备每年的运转费用是0.5万元,此外每年都要花费一定的维护费,第一年的维护费为2 万元,由于设备老化,以后每年的维护费都比上一年增加2 万元.为使该设备年平均费用最低,该企业需要更新设备的年数为()A.8 B.10 C.12 D.13【答案】B【解析】【分析】设该企业需要更新设备的年数为x(xeN*),设备年平均费用为y 万元,求得y 关于X的表达式,利用基本不等式求出y 的最小值及其对应
15、的X值,即可得出结论.【详解】设该企业需要更新设备的年数为x(x N*),设备年平均费用为y 万元,贝 1X年后的设备维护费用为2+4+6+2X=X(2;2X)=X(X+I),V/FAB%*中小 100+0.5x+x(x+l)100 3、J 100 3 43,十一、所以彳年的平均费用为y=-=x+-2 x+-=一(万兀),x x 2 x 2 2当且仅当x=10时,等号成立,因此,为使该设备年平均费用最低,该企业需要更新设备的年数为10.故选:B.例 7.(2022全国高三专题练习)迷你K7V是一类新型的娱乐设施,外形通常是由玻璃墙分隔成的类似电话亭的小房间,近几年投放在各大城市商场中,受到年轻
16、人的欢迎.如图是某间迷你K7V的横截面示意3图,其中AB =AE =,ZA=ZB =ZE =9 0 ,曲线段8 是圆心角为90。的圆弧,设该迷你K7V横截面的面积为S,周长为L,则的最大值为.(本题中取乃=3进行计算)【答案】6-3 3【解析】【分析】设圆弧的半径为x,根据平面几何知识写出,关于x 的函数关系式,运用基本不等式求解函数的最大值即可.【详解】设圆弧的半径为x(0 E =A8-x=|-xS=AEDE+(A B-D(AE -x)+;TT-X22兀 X 7TX Q I*2 1 q Q 丫 2L=2AB+BC+DE+=6-2 x+.乃=3,S=L=6 x.,=令 f=12-2x424 2
17、 L 2-2x(9?A。)的周长为20cm,把AB C 沿 AC折叠,A 3折过去后交OC于点P,设A5=xcm,AD=ycm.并写出函数y=/(x)的定义域;(2)求的最大面积以及此时的x 的值.【答案】(l)y=x)=1 0-x,定义域为(5,10)(2)x=5板,AADP的最大面积为(75-50夜卜0?【解析】【分析】(1)由题意可得y=1 0-x,再 由 钻 A)可求出x 的取值范围,(2)设AP=CP=z,在直角三角形ADP中利用勾股定理可得z=x+-1 0,从而可求得X以 的=;4 0-力 卜-+10),化简后利用基本不等式可求得结果(1)因为A8=x,A D =y,矩形ABC。的
18、周长为20cm,所以2x+2y=2 0 n y =1 0-x,因为A B A D,所以x10-1 0,解得5V x=90。,C3=D 4,所以 zMD尸丝 AC B P,因此 AP=CP,DP=BP.设A P=C P=z.而 A8CZ)是矩形,所以DC=AB,因此 0P=D C CP=x z.950在直角三角形ACP中,有 A尸=AD?+。尸 n z?=(10-x)2+(x-z)-z=x 4-10,5 x 10.所以 SADP=-AZ)DP=-y(x-z)=-(10-x)fx-x-+i o 化简得S w=75-5 x-空=75-(5x+型)7 5-2 5 x-=7 5-50应,当且仅当5x=一
19、时取等号,即x=5后 时,的最大面积为(7 5-5 0&卜1 =100cm,设小扇形半径OA=Acm,N AOB=,弧度,则。关于x 的函数关系式。(幻=.若雕刻费用关于x 的解析式为Mx)=lOx+1700,则砖雕面积与雕刻费用之比的最大值为DA【答 案】布*0m*v1 0 0 +2%/i n nx .-,X G(0,1 0 0);31 0 0 +x 【解 析】【分 析】利用弧长公式求A B与OC根据扇环周长可得。关 于x的函数关系式;根据扇形面积公式求出扇环面积,进而得出砖雕面积与雕刻费用之比,再利用基本不等式即可求解.【详 解】由题意可知,Z A O B =9,O A =x,O D =0
20、0,所 以48=夕尤,A =3C=1 0 0-x,D C-1 0 0 0,扇环周长 4 3+A D +B C+D C=3*+2 0 0 -2 x+1 0 0,=30 0,解得人际心叫砖雕面积即为图中环形面积,记 为S,则 S =S扇”-SMA O B=-O D D C-O A A B=-x lO O x lO O 6 -x-6 x =5 O O O 6 -x2=f 5 0 0 0 11 0 0 +2 1,2 2 2 I 2 J 1 0 0 +x即雕刻面积与雕刻费用之比为 加,S _ (1 0 0 0 0-x2)(1 0 0 +2 x)_ (1 0 0-x)(5 0 +x)w(x)2(1 0 0
21、 +x)(1 0 x +1 7 0 0)1 0(x +1 7 0)令t =x+1 7 0,则x =f-1 7 0,(2 7 0-r)(r-1 2 0)-r2+39 0/-1 2 0 x 2 7 0 t 1 2 x 2 7 0 ”.I,1 2 x 2 7 0 “”.m =-八-=-=-+39 0).若 采 摘 后1天,金针菇失去的新鲜度为4 0%,采 摘 后3天,金针菇失去的新鲜度为8 0%.那么若不及时处理,采 摘 下 来 的金针菇在多长时间后开始失去全部新鲜度(已知75=1.414,结果 取 一 位 小 数)()A.4.0 天 B.4.3 天 C.4.7 天 D.5.1 天【答 案】C【解
22、析】【分 析】由已知条件两式相除求出。,设,天后开始失去全部新鲜度,则iln(r+l)=l,再 与 已 知 式 相 除 可 求 得t.【详 解】fzln(l+)=0.4 ln(3+a),由已知 ,二、八,、,相 除 得 =2,ln(3+a)=21n(l+a),(l+a)2=3+a,因为。0,故解得mln(3+)=0.8ln(l+n)设f 天后开始失去全部新鲜度,则m l n 后+1)=1,又m l n(l+度=0.4,所以一,)=7 7 ,2 l n(Z +1)=5 I n 2 =I n 32 ,(/+1)2=32 ,t +=/32 =4 2 =4 x 1.4 1 4 =5.6 5 6 I n
23、 2 0.4t=4.6 5 6 4.7 .故选:C.例 1 2.(2 0 2 2 陕西西安三模(理)2 0 2 2 年 4月 1 6 H,神舟十二号3 名航天员告别了工作生活1 8 3天的中国空间站,安全返回地球中国征服太空的关键是火箭技术,在理想情况下,火箭在发动机工作期间获得速 度 增 量 的 公 式=其中Av为火箭的速度增量,匕为喷流相对于火箭的速度,?。和班分别代表发动机开启和关闭时火箭的质量,在未来,假设人类设计的某火箭匕达到5 公里/秒真,从 100提高到600,则 速 度 增 量 增 加 的 百 分 比 约 为()(参考数据:l n 2=0.7,l n 3 l.l,l n 51.
24、6A.15%B.30%C.35%D.39%【答案】D【解析】【分析】根据题意,速度的增量 为 钳=51n l 00,匕=51n 600,结合对数的运算性质,即可求解.【详解】由题意,当a=10时,速度的增量为A W=51n l 00:叫当 藁=200时,速度的增量为%=5I n 600=5I n 100+51n 6,v2-AV.5I n 100+5I n 6-5I n 100 I n 6 I n 2+l n 3 匕 51n l 00 I n 100 2(l n 2+l n 5)故选:D.例 13.(2022贵州模拟预测(理)生物入侵是指生物由原生存地侵入到另一个新的环境,从而对入侵地的生态系统
25、造成危害的现象.若某入侵物种的个体平均繁殖数量为。,一年四季均可繁殖,繁殖间隔T为相邻两代间繁殖所需的平均时间.在物种入侵初期,可用对数模型K()=/Un”(X 为常数)来描述该物种累计繁殖数量”与入侵时间K (单位:天)之间的对应关系,且。=鼻+1,在物种入侵初期,基于现有数据得出。=6,7=50.据此估计该物种累计繁殖数量比初始累计繁殖数量增加11倍所需要的时间为(I n 2a o.69,l n 3 1.10)()A.22.0天 B.13.8天 C.24.8天 D.17.9天【答案】C【解析】【分析】根据已知数据可求得4,设初始时间为匕,累计繁殖数量增加11倍后的时间为长 2,利用(-用,
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