第9节 函数模型及其应用.docx
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1、第第 9 节节函数模型及其应用函数模型及其应用 知识梳理 1.指数、对数、幂函数模型性质比较 函数 性质 yax(a1)ylogax(a1)yxn(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 图像的变化 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 2.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) 与指数函数相关的 模型 f(x)baxc(a,b,c 为常数,a0 且 a1,
2、b0) 与对数函数相关的 模型 f(x)blogaxc(a,b,c 为常数,a0 且 a1,b0) 与幂函数相关的模 型 f(x)axnb(a,b,n 为常数,a0) 1.“直线上升”是匀速增长,其增长量固定不变; “指数增长”先慢后快,其增 长量成倍增加,常用“指数爆炸”来形容; “对数增长”先快后慢,其增长量越 来越小. 2.充分理解题意,并熟练掌握几种常见函数的图像和性质是解题的关键. 3.易忽视实际问题中自变量的取值范围,需合理确定函数的定义域,必须验证数 学结果对实际问题的合理性. 诊断自测 1.判断下列结论正误(在括号内打“”或“”) (1)某种商品进价为每件 100 元,按进价增
3、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)函数 y2x的函数值比 yx2的函数值大.() (3)不存在 x0,使 ax0 xn01)的增长速度会超过并远远大于 y xa(a0)的增长速度.() 答案(1)(2)(3)(4) 解析(1)9 折出售的售价为 100(110%) 9 1099(元). 每件赔 1 元,(1)错误. (2)中,当 x2 时,2xx24.不正确. (3)中,如 ax01 2,n 1 4,不等式成立,因此(3)错误. 2.(多选题)某工厂一年中各月的收入、支出情况的统计图如图所示,则下列说法 中正确的是() A.收入最高值与收入最低值的比
4、是 31 B.结余最高的月份是 7 月 C.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 D.前 6 个月的平均收入为 40 万元 答案ABC 解析由题图可知,收入最高值为 90 万元,收入最低值为 30 万元,其比是 3 1,故 A 正确; 由题图可知,7 月份的结余最高,为 802060(万元),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1 6(406030305060)45(万元), 故 D 错误. 3.当生物死亡后, 其体内原有的碳 14 的含量大约每经过
5、 5 730 年衰减为原来的一 半,这个时间称为“半衰期”.当死亡生物体内的碳 14 含量不足死亡前的千分之 一时,用一般的放射性探测器就测不到了.若某死亡生物体内的碳 14 用该放射性 探测器探测不到,则它经过的“半衰期”个数至少是() A.8B.9C.10D.11 答案C 解析设该死亡生物体内原有的碳 14 的含量为 1,则经过 n 个“半衰期”后的 含量为 1 2 n ,由 1 2 n g(x)h(x)B.g(x)f(x)h(x) C.g(x)h(x)f(x)D.f(x)h(x)g(x) 答案B 解析在同一坐标系内,根据函数图像变化趋势,当 x(4,)时,增长速度 大小排列为 g(x)f
6、(x)h(x). 5.(2020全国卷)Logistic 模型是常用数学模型之一,可应用于流行病学领域.有 学者根据公布数据建立了某地区新冠肺炎累计确诊病例数 I(t)(t 的单位:天)的 Logistic 模型: I(t) K 1e 0.23(t53), 其中 K 为最大确诊病例数.当 I(t *)0.95K 时, 标志着已初步遏制疫情,则 t*约为(ln 193)() A.60B.63C.66D.69 答案C 解析因为 I(t) K 1e 0.23(t53),所以当 I(t *)0.95K 时, K 1e 0.23(t*53) 0.95K 1 1e 0.23(t*53)0.951e 0.2
7、3(t*53)1 0.95e 0.23(t*53)1 0.951 e0.23(t* 53)190.23(t*53)ln 19t*ln 19 0.23 53 3 0.235366.故选 C. 6.(2019北京卷)李明自主创业,在网上经营一家水果店,销售的水果中有草莓、 京白梨、西瓜、桃,价格依次为 60 元/盒、65 元/盒、80 元/盒、90 元/盒.为增加 销量,李明对这四种水果进行促销:一次购买水果的总价达到 120 元,顾客就少 付 x 元.每笔订单顾客网上支付成功后,李明会得到支付款的 80%. (1)当 x10 时,顾客一次购买草莓和西瓜各 1 盒,需要支付_元; (2)在促销活动
8、中,为保证李明每笔订单得到的金额均不低于促销前总价的七折, 则 x 的最大值为_. 答案(1)130(2)15 解析(1)顾客一次购买草莓和西瓜各 1 盒,原价应为 6080140(元),超过了 120 元可以优惠, 所以当 x10 时, 顾客需要支付 14010130(元).(2)由题意知, 当 x 确定后,顾客可以得到的优惠金额是固定的,所以顾客支付的金额越少,优 惠的比例越大.而顾客要想得到优惠,最少要一次购买 2 盒草莓,此时顾客支付 的金额为(120 x)元,所以(120 x)80%1200.7,所以 x15.即 x 的最大值 为 15. 考点一利用函数的图像刻画实际问题 1.(多选
9、题)(2021青岛质检)某城市为了解游客人数的变化规律,提高旅游服务质 量,收集并整理了 2014 年 1 月至 2016 年 12 月期间月接待游客量(单位:万人) 的数据,绘制了下面的折线图. 根据该折线图,下列结论正确的是() A.月接待游客量逐月增加 B.年接待游客量逐年增加 C.各年的月接待游客量高峰期大致在 7,8 月 D.各年 1 月至 6 月的月接待游客量相对于 7 月至 12 月,波动性更小,变化比较 平稳 答案BCD 解析由题图可知,2014 年 8 月到 9 月的月接待游客量在减少,则 A 选项错误. 其余全部正确. 2.(多选题)(2020北京卷改编)为满足人民对美好生
10、活的向往,环保部门要求相关 企业加强污水治理,排放未达标的企业要限期整改.设企业的污水排放量 W 与时 间 t 的关系为 Wf(t),用f(b)f(a) ba 的大小评价在a,b这段时间内企业 污水治理能力的强弱.已知整改期内,甲、乙两企业的污水排放量与时间的关系 如图所示. 则下列结论正确的是() A.在t1,t2这段时间内,甲企业的污水治理能力比乙企业强 B.在 t2时刻,甲企业的污水治理能力比乙企业强 C.在 t3时刻,甲、乙两企业的污水排放都已达标 D.甲企业在0,t1,t1,t2,t2,t3这三段时间中,在0,t1的污水治理能力 最强 答案ABC 解析f(b)f(a) ba 表示在a
11、,b上割线斜率的相反数,f(b)f(a) ba 越 大治理能力越强. 对于 A,在t1,t2这段时间内,甲企业对应图像的割线斜率的相反数大,故甲企 业的污水治理能力比乙企业强,正确; 对于 B,要比较 t2时刻的污水治理能力,即看在 t2时刻两曲线的切线斜率,切线 斜率的相反数越大,污水治理能力越强,故在 t2时刻,甲企业的污水治理能力比 乙企业强,正确; 对于 C, 在 t3时刻,甲、 乙两企业的污水排放量都在污水达标排放量以下, 正确; 对于 D,甲在t1,t2这段时间内的污水治理能力最强,错误. 3.(2020武汉调研)为研究西南高寒山区一种常见树的生长周期中前 10 年的生长 规律,统
12、计显示,生长 4 年的树高为7 3米,如图所示的散点图,记录了样本树的 生长时间 t(年)与树高 y(米)之间的关系.请你据此判断,在下列函数模型:y 2ta;yalog2t;y1 2ta;y ta 中(其中 a 为正的常实数),拟合 生长年数与树高的关系最好的是_(填写序号),估计该树生长 8 年后的树 高为_米. 答案 10 3 解析由散点图的走势,知模型不合适. 曲线过点 4,7 3 ,则后三个模型的解析式分别为y1 3log 2t;y1 2t 1 3;y t1 3, 当 t1 时,代入中,得 y4 3,与图不符,易知拟合最好的是. 将 t8 代入式,得 y1 3log 2810 3 (
13、米). 感悟升华1.当根据题意不易建立函数模型时,则根据实际问题中两变量的变化 快慢等特点, 结合图像的变化趋势, 验证是否吻合, 从中排除不符合实际的情况, 选出符合实际情况的答案. 2.图形、表格能直观刻画两变量间的依存关系,考查了数学直观想象核心素养. 考点二已知函数模型的实际问题 【例 1】(2020新高考山东卷)基本再生数 R0与世代间隔 T 是新冠肺炎的流行病 学基本参数.基本再生数指一个感染者传染的平均人数,世代间隔指相邻两代间 传染所需的平均时间.在新冠肺炎疫情初始阶段,可以用指数模型:I(t)ert描述 累计感染病例数 I(t)随时间 t(单位:天)的变化规律,指数增长率 r
14、 与 R0,T 近似 满足 R01rT.有学者基于已有数据估计出 R03.28,T6.据此,在新冠肺炎 疫情初始阶段,累计感染病例数增加 1 倍需要的时间约为(ln 20.69)() A.1.2 天B.1.8 天 C.2.5 天D.3.5 天 答案B 解析由 R01rT,R03.28,T6, 得 rR01 T 3.281 6 0.38. 由题意,累计感染病例数增加 1 倍,则 I(t2)2I(t1), 即 e0.38t22e0.38t1,所以 e0.38(t2 t1)2,即 0.38(t2t1)ln 2, t2t1ln 2 0.38 0.69 0.381.8. 故选 B. 感悟升华1.求解已知
15、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数; (2)根据已知利用待定系数法,确定模型中的待定系数. 2.利用该函数模型,借助函数的性质、导数等求解实际问题,并进行检验. 【训练 1】(2020广州模拟)某工厂生产某种产品固定成本为 2 000 万元,并且每 生产一单位产品, 成本增加 10 万元.又知总收入 K 是单位产品数 Q 的函数, K(Q) 40Q 1 20Q 2,则总利润 L(Q)的最大值是_万元. 答案2 500 解析总利润 L(Q)40Q 1 20Q 210Q2 0001 20Q 230Q2 0001 20(Q 300)22 500,则当 Q30
16、0 时,L(Q)的最大值为 2 500 万元. 考点三构建函数模型的实际问题 角度 1构建二次函数模型 【例 2】某城市对一种售价为每件 160 元的商品征收附加税,税率为 R%(即每销 售 100 元征税 R 元),若每年销售量为 305 2R万件,要使附加税不少于 128 万 元,则 R 的取值范围是() A.4,8B.6,10 C.4%,8%D.6%,10% 答案A 解析根据题意,要使附加税不少于 128 万元, 需 305 2R160R%128, 整理得 R212R320,解得 4R8,即 R4,8. 角度 2构建指数(对数)型函数模型 【例 3】 (1)(2021青岛检测)一个放射性
17、物质不断衰变为其他物质,每经过一年 就有3 4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() A.6B.5C.4D.3 答案C 解析设这种放射性物质最初的质量为 1,经过 x(xN)年后,剩余量是 y,则有 y 1 4 x . 依题意得 1 4 x 1 100. 则 22x100,解得 x4. 所以至少需要的年数是 4. (2)(2021唐山联考)尽管目前人类还无法准确地预报地震,但科学家通过研究, 已经对地震有所了解,例如,地震释放出的能量 E(单位:焦耳)与地震里氏震级 M 之间的关系为 lg E4.81.5M. 已知地震等级划分为里氏 12 级,根据等级范围
18、又分为三种类型,其中小于 2.5 级的为“小地震” ,介于 2.5 级到 4.7 级之间的为“有感地震” ,大于 4.7 级的为 “破坏性地震” ,若某次地震释放能量约 1012焦耳,试确定该次地震的类型; 2008 年汶川地震为里氏 8 级,2011 年日本地震为里氏 9 级,问:2011 年日本 地震所释放的能量是 2008 年汶川地震所释放的能量的多少倍?(取 103.2) 解该次地震释放能量约 1012焦耳,即 E1012代入 lg E4.81.5M,化简得 Mlg 10 124.8 1.5 124.8 1.5 4.8. 因为 4.84.7,所以该次地震为“破坏性地震”. 设汶川地震、
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