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高中数学:函数模型及其应用

应用函数模型解决实际问题通常有四个步骤:①阅读理解,认真审题;②引进数学符号,建立数学模型;③利用数学的方法,得到数学结果;④转译成具体问题作出解答。其中关键是建立数学模型,下面谈一谈函数模型的应用。


一、二次函数模型


1、如图所示,某房地产公司在矩形拆迁地ABCD中规划一块矩形地面PQCR建造住宅小公园,为了保护文物,公园又不能超越文物保所区

的界线EF,由实地测量知,
米,
米,
米,
米,问:怎样设计矩形公园的长和宽,才能使其面积最大?最大面积是多少?

分析:由题意可知,点QR必定在边BCCD上。若点PDF上,则矩形PQCR应为具有最大面积的矩形PQCD;若点PBE上,则矩形PQCR应为具有最大面积的矩形EBCR。因此只需求出点PEF上时矩形PQCR的最大面积,然后加以比较便知。

解析:设点PEF上,PQ=x,则

延长QPAFG,则

因为

,故

所以

x,当
时,
最大,此时
最大值约为24067

,所以

故设计矩形公园的长PQ190米,宽PR约为126.67米时,其面积最大,最大面积约为24067平方米。

说明:根据几何图形的形状,对点P的位置进行分类讨论,比较不同位置下面积的大小,从而求出最大面积时点P的位置。此题借助于二次函数的最值研究方法,求出了矩形PQCR面积的最大值。


二、分段函数模型


2一家报刊摊点,从报社买进报纸价格是每份0.24元,卖出是每份0.40元,卖不掉的报纸还可以每份0.08元的价格退回报社,在一个月的30天里,有20天每天可卖出300份,其余10天,每天卖出200份,但这30天里,每天从报社买进的份数必须相同,这家报刊摊点应该每天从报社进多少份报纸,才能获得最大利润?一个月可赚多少钱?

解析:设这家报刊摊点第天从报社买进x份报纸,一个月可赚y元。

①当

时,

②当

时,

③当

时,

综上知,这家报刊摊点应该每天从报社进300份报纸,才能获得最大利润,一个月可赚1120元。

说明:函数模型为分段函数,求分段函数的最值,应先求出函数在各分段的最值,然后取各分段的最值中的最大者为整个函数的最大值,取各分段最值中的最小者为整个函数的最小值。

 

三、指数函数模型


3、1980年,我国人均收入255美元,到2000年,人民生活达到小康水平,即人均收入达到817美元,问:年平均增长率是多少?

分析:设出平均增长率,可构建函数模型

解析:设1980年到2000年的年平均增长率是x,则1981年人均收入为

1982年人均收入为
2000年人均收入为

,可求得

1980年到2000年的年平均增长率是6%

说明:此类问题,可构建函数模型

,这是一个应用范围很广的函数模型,在复利计算、工农业产值、人口数量等方面都涉及到此式,
,表示平均增长率,
,表示减少或折旧率。

 

四、幂函数模型


4、在固定电压差(电压差为常数)下,当电流通过圆柱体电线时,其电流强度I与电线半径r的三次方成正比。

1)写出函数解析式;

2 若电流通过半径为4毫米的电线时,电流强度为320安,求电流通过半径为r毫米的电线时,其电流强度的表达式;

3)已知(2)中的电流通过的电线半径为5毫米,计算该电流强度。

解析:(1)由题意得

k为常数)。

2)由(1)知3

,解得
。所以

3)由(2)中电流强度的表达式,将

代入得

 

五、函数思想


5若关于x的方程

有实根,求实数a的范围。

分析:令

,则
,问题转化为二次方程
的区间根问题,构建二次函数模型,用函数的知识求解。

解析:令

,则
,问题转化为二次方程
上有实根。由
,得
,将此等式看成是a关于t的函数。根据值域的概念,所求a的取值范围即为此二次函数在
上的值域。

,函数图象的对称轴
,得函数在
上是减函数。

时,
;当
时,
。所以

说明:构建二次函数模型,用函数的知识求解,体现了函数与方程的思想。


▍ 编辑:Wulibang(ID:2820092099)

▍ 来源:综合网络

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