山东高考数学一轮总复习教学案设计参考-函数模型及其应用含答案解析
第 第 9 讲 讲 函数模型及其应用 [考纲解读] 1.了解指数函数、对数函数及幂函数的增长特征,掌握求解函数应用题的步骤.(重点)2.了解函数模型及拟合函数模型;在同一坐标系中能对不同函数的图象进行比较. 3.建立函数模型(如指数函数、对数函数、幂函数、分段函数等在社会生活中普遍使用的),要正确地确定实际背景下的定义域,将数学问题还原为实际问题.(难点)[考向预测] 从近三年高考情况来看,本讲是高考中的一个冷考点.预测 2021年高考将主要考查现实生活中的生产经营、工程建设、企业的赢利与亏损等热点问题中的增长或减少问题,以一次函数、二次函数、指数、对数型函数及对勾函数模型为主,考查考生建模能力和分析解决问题的能力. 对应学生用书 P038 1.七类常见函数模型 函数模型 函数解析式 一次函数模型 f(x)=ax+b(a,b 为常数,a≠0)反比例函 数模型 f(x)= kx +b(k,b 为常数且 k≠0)二次函数模型 f(x)=ax 2 +bx+c(a,b,c 为常数,a≠0)指数函数模型 f(x)=ba x +c(a,b,c 为常数,b≠0,a>0 且 a≠1)
对数函数模型 f(x)=blog a x+c(a,b,c 为常数,b≠0,a>0 且 a≠1)幂函数模型 f(x)=ax n +b(a,b 为常数,a≠0)“对勾”函数模型 f(x)=x+ ax(a>0)2.指数、对数、幂函数模型的性质 函数 性质 y=a x(a>1)y=log a x(a>1)y=x n(n>0)在(0,+∞)上的增减性 单调□ 01递增 单调□ 02递增 单调递增 增长速度 越来越快 越来越慢 相对平稳 续表 函数 性质 y=a x(a>1)y=log a x(a>1)y=x n(n>0)图象的变化 随 x 的增大逐渐 表 现 为 与□ 03y 轴平行 随 x 的增大逐渐 表 现 为 与□ 04x 轴平行 随 n 值变化而各有不同 值的比较 存在一个 x 0,当 x>x 0 时,有 log a x 1.概念辨析(1)在(0,+∞)上,随着 x 的增大,y=a x(a>1)的增长速度会超过并远远大于 y=x α(α>0)的增长速度.()(2)指数函数模型,一般用于解决变化较快,短时间内变化量较大的实际问题.()(3)对数函数增长模型比较适合于描述增长速度平缓的变化规律.()答案(1)√(2)√(3)√ 2.小题热身(1)(2019·湖北八校联考)有一组试验数据如表所示: x 2.01 3 4.01 5.1 6.12 y 3 8.01 15 23.8 36.04 则最能体现这组数据关系的函数模型是()A.y=2 x+ 1 -1 B.y=x 2 -1 C.y=2log 2 x D.y=x 3 答案 B 解析 根据表中数据可知,能体现这组数据关系的函数模型是 y=x 2 -1.(2)物价上涨是当前的主要话题,特别是菜价,某部门为尽快稳定菜价,提出四种绿色运输方案.据预测,这四种方案均能在规定的时间 T 内完成预测的运输任务 Q 0,各种方案的运输总量 Q 与时间 t 的函数关系如图所示,在这四种方案中,运输效率(单位时间的运输量)逐步提高的是()答案 B 解析 B 中,Q 的值随 t 的变化越来越快.故选 B.(3)某市出租汽车的车费计算方式如下:路程在 3 km 以内(含 3 km)为 8.00 元;达到 3 km 后,每增加 1 km 加收 1.40 元;达到 8 km 后,每增加 1 km 加收 2.10元.增加不足 1 km 按四舍五入计算.某乘客乘坐该种出租车交了 44.4 元车费,则此乘客乘该出租车行驶的路程可以是()A.22 km B.24 km C.26 km D.28 km 答案 A 解析 设乘客坐车行驶了 x km,根据题意,得 8+(8-3)×1.4+(x-8)×2.1=44.4.8+7+2.1x-16.8=44.4.2.1x=46.2,x=22.所以,此乘客乘该出租车行驶的路程是 22 km.(4)有一批材料可以建成 200 m 长的围墙,如果用此材料在一边靠墙的地方围成一块矩形场地,中间用同样的材料隔成三个面积相等的矩形(如图所示),则围成的矩形场地的最大面积为________ m 2.(围墙厚度不计)答案 2500 解析 设围成的矩形的长为 x m,则宽为 200-x4 m,则 S=x·200-x4= 14(-x2 +200x)=- 14(x-100)2 +2500.当 x=100 时,S max =2500 m 2.对应学生用书 P039 题型 一 用函数图象刻画变化过程 1.高为 H,满缸水量为 V 的鱼缸的轴截面如图所示,其底部破了一个小洞,满缸水从洞中流出,若鱼缸水深为 h 时水的体积为 v,则函数 v=f(h)的大致图象是() 答案 B 解析 当 h=H 时,体积为 V,故排除 A,C;由 H→0 过程中,减少相同高度的水,水的体积从开始减少的越来越快到越来越慢,故选 B.2.如图,矩形 ABCD 的周长为 8,设 AB=x(1≤x≤3),线段 MN 的两端点在矩形的边上滑动,且 MN=1,当 N 沿 A→D→C→B→A 在矩形的边上滑动一周时,线段 MN 的中点 P 所形成的轨迹为 G,记 G 围成的区域的面积为 y,则函数 y=f(x)的图象大致为()答案 D 解析 由题意可知点 P 的轨迹为图中虚线所示,其中四个角均是半径为 12 的扇形. 因为矩形 ABCD 的周长为 8,AB=x,则 AD= 8-2x2=4-x,所以 y=x(4-x)- π4 =-(x-2)2 +4- π4(1≤x≤3),显然该函数的图象是二次函数图象的一部分,且当 x=2 时,y=4- π4 ∈(3,4),故选 D.判断函数图象与实际问题中两变量 变化过程相吻合的两种方法(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.如举例说明 2.(2)验证法: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,选择出符合实际情况的答案.如举例说明 1.1.(2019·安阳模拟)如图是张大爷晨练时所走的离家距离(y)与行走时间(x)之间的函数关系图,若用黑点表示张大爷家的位置,则张大爷散步行走的路线可能是()答案 C 解析 根据图象可知在第一段时间张大爷离家距离随时间的增加而增加,在第二段时间内,张大爷离家的距离不变,第三段时间内,张大爷离家的距离随时间的增加而减少,最后回到始点位置,对比各选项,只有 C 正确.2.一水池有两个进水口,一个出水口,每个水口的进、出水速度如图甲、乙所示.某天 0 点到 6 点,该水池的蓄水量如图丙所示. 给出以下三个论断:①0 点到 3 点只进水不出水;②3 点到 4 点不进水只出水;③4 点到 6 点不进水不出水,则一定正确的是()A.① B.①② C.①③ D.①②③ 答案 A 解析 由甲、乙两图知,进水速度是出水速度的 12,所以 0 点到 3 点不出水,3 点到 4 点也可能一个进水口进水,一个出水口出水,但总蓄水量降低,4 点到 6 点也可能两个进水口进水,一个出水口出水,一定正确的是①.题型 二 已知函数模型的实际问题 某校学生研究学习小组发现,学生上课的注意力指标随着听课时间的变化而变化,老师讲课开始时,学生的兴趣激增;接下来学生的兴趣将保持较理想的状态一段时间,随后学生的注意力开始分散.设 f(t)表示学生注意力指标. 该小组发现 f(t)随时间 t(分钟)的变化规律(f(t)越大,表明学生的注意力越集中)如下: f(t)= 100at10 -600≤t≤10,34010 (1)求 a 的值;(2)上课后第 5 分钟和下课前第 5 分钟比较,哪个时间注意力更集中?并请说明理由;(3)在一节课中,学生的注意力指标至少达到 140 的时间能保持多长? 解(1)由题意得,当 t=5 时,f(t)=140,即 100·a510 -60=140,解得 a=4.(2)因为 f(5)=140,f(35)=-15×35+640=115,所以 f(5)>f(35),故上课后第 5 分钟时比下课前第 5 分钟时注意力更集中.(3)①当 0 月份 用气量 煤气费 一月份 4 m 3 4 元 二月份 25 m 3 14 元 三月份 35 m 3 19 元 若四月份该家庭使用了 20 m 3 的煤气,则其煤气费为()A.11.5 元 B.11 元 C.10.5 元 D.10 元 答案 A 解析 根据题意可知 f(4)=C=4,f(25)=C+B(25-A)=14,f(35)=C+B(35-A)=19,解得 A=5,B= 12,C=4,所以 f(x)= 4,0 ①P A ≥1; ②若今天的 P A 值比昨天的 P A 值增加 1,则今天的 A 菌个数比昨天的 A 菌个数多 10; ③假设科学家将 B 菌的个数控制为 5 万,则此时 5 0,解得 x>2.3,∵x 为整数,∴3≤x≤6,x∈Z.当 x>6 时,y=[50-3(x-6)]x-115=-3x 2 +68x-115.令-3x 2 +68x-115>0,有 3x 2 -68x+115<0,结合 x 为整数得 6 问题的合理性.2.建模的基本原则(1)在实际问题中,若两个变量之间的关系是直线上升或直线下降或图象为直线(或其一部分),一般构建一次函数模型,利用一次函数的图象与性质求解.(2)实际问题中的如面积问题、利润问题、产量问题或其图象为抛物线(或抛物线的一部分)等一般选用二次函数模型,根据已知条件确定二次函数解析式.结合二次函数的图象、最值求法、单调性、零点等知识将实际问题解决.(3)实际问题中有些变量间的关系不能用同一个关系式给出,而是由几个不同的关系式构成,如出租车计价与路程之间的关系,应构建分段函数模型求解.1.国家对某行业征税的规定如下:年收入在 280 万元及以下部分的税率为 p%,超过 280 万元的部分按(p+2)%征税.有一公司的实际缴税比例为(p+0.25)%,则该公司的年收入是()A.560 万元 B.420 万元 C.350 万元 D.320 万元 答案 D 解析 设该公司的年收入为 x 万元,纳税额为 y 万元,则由题意得 y= x·p%,x≤280,280·p%+x-280·p+2%,x>280,依题有 280·p%+x-280·p+2%x=(p+0.25)%,解得 x=320.故选 D.2.(2019·福建三明联考)用清水洗衣服,若每次能洗去污垢的 34,要使存留的污垢不超过 1%,则至少要洗的次数是(参考数据:lg 2≈0.3010)()A.3 B.4 C.5 D.6 答案 B 解析 设至少要洗 x 次,则 1- 34x ≤1100,∴x≥1lg 2 ≈3.322,因此至少需要洗 4 次,故选 B.3.某人准备购置一块占地 1800平方米的矩形地块,中间建三个矩形温室大棚,大棚周围均是宽为 1 米的小路(如图阴影部分所示),大棚占地面积为 S 平方米,其中 a∶b=1∶2,若要使 S 最大,则 y=________.答案 45 解析 由题可得,xy=1800,b=2a,则 y=a+b+3=3a+3,∴S=(x-2)a+(x-3)b =(3x-8)a=(3x-8)y-33 =1808-3x- 83 y.解法一:S=1808-3x- 83 ×1800x =1808- 3x+ 4800x(x>0)≤1808-2 3x× 4800x =1808-240=1568.当且仅当 3x= 4800x,即 x=40 时取等号,S 取得最大值. 此时 y= 1800x=45.所以当 x=40,y=45 时,S 取得最大值. 解法二:设 S=f(x)=1808- 3x+ 4800x(x>0),f′(x)= 4800x 2-3= 340-x40+xx 2,令 f′(x)=0 得 x=40,当 0 A.1 个 B.2 个 C.3 个 D.4 个 答案 C 解析 将水从容器顶部一个孔中以相同的速度注入其中,容器中水面的高度h 和时间 t 之间的关系可以从高度随时间的增长速度上反映出来,①中的增长应该是匀速的,故下面的图象不正确;②中的增长速度是越来越慢的,正确;③中的增长速度是先慢后快,正确;④中的增长速度是先快后慢,也正确,故选 C.4.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 答案 D 解析 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 A 错误; 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 B 错误;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 升汽油,故 C 错误;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 D 正确.5.(2020·泸州诊断)某位股民买入某支股票,在接下来的交易时间内,他的这支股票先经历了 3 次涨停(每次上涨 10%)又经历了 3 次跌停(每次下降 10%),则该股民这支股票的盈亏情况(不考虑其他费用)为()A.略有盈利 B.无法判断盈亏情况 C.没有盈利也没有亏损 D.略有亏损 答案 D 解析 由题意可得(1+10%)3(1-10%)3 =0.99 3 ≈0.97<1.因此该股民这只股票的盈亏情况为略有亏损.6.(2019·南充模拟)某地区的绿化面积每年平均比上一年增长 18%,经过 x 年后,绿化面积与原绿化面积之比为 y,则 y=f(x)的图象大致为()答案 D 解析 设某地区起始年的绿化面积为 a,因为该地区的绿化面积每年平均比上一年增长 18%,所以经过 x 年后,绿化面积 g(x)=a(1+18%)x,因为绿化面积与原绿化面积的比值为y,则y=f(x)= gxa=(1+18%)x =1.18 x,因为y=1.18 x为底数大于 1 的指数函数,故可排除 A,C,当 x=0 时,y=1,可排除 B,故选 D.7.某产品的总成本 y(万元)与产量 x(台)之间满足函数关系式 y=3000+20x-0.1x 2(0 答案 C 解析 设利润为 f(x)万元,则 f(x)=25x-(3000+20x-0.1x 2)=0.1x 2 +5x-3000≥0,得 x≥150,所以生产者不亏本时的最低产量为 150 台.故选 C.8.某市生产总值连续两年持续增加,第一年的增长率为 p,第二年的增长率为q,则该市这两年生产总值的年平均增长率为________. 答案 1+p1+q-1 解析 设年平均增长率为 x,则(1+x)2 =(1+p)(1+q),∴x= 1+p1+q-1.9.在如图所示的锐角三角形空地中,欲建一个面积最大的内接矩形花园(阴影部分),则其边长 x 为________m. 答案 20 解析 设矩形花园的宽为 y m,则x40 =40-y40,即 y=40-x,矩形花园的面积S=x(40-x)=-x 2 +40x=-(x-20)2 +400,当 x=20 m 时,面积最大.10.某地区居民生活用电分高峰和低谷两个时间段进行计价,该地区电网销售电价表如下: 高峰时间段用电价格表 低谷时间段用电价格表 高 峰 月 用 电量(单位: 千瓦时)高峰电价(单位: 元/千瓦时)低 谷 月 用 电量(单位: 千瓦时)低谷电价(单位: 元/千瓦时)50 及以下的部分 0.568 50 及以下的部分 0.288 超过50至200的部分 0.598 超过50至200的部分 0.318 超过 200 的部 0.668 超过 200 的部 0.388 分 分 若某家庭 5 月份的高峰时间段用电量为 200 千瓦时,低谷时间段用电量为 100千瓦时,则按这种计费方式该家庭本月应付的电费为________元.(用数字作答)答案 148.4 解析 据题意有 0.568×50+0.598×150+0.288×50+0.318×50=148.4(元).组 能力关 1.国家规定个人稿费纳税办法为:不超过 800 元的不纳税;超过 800 元而不超过 4000 元的按超过部分的 14%纳税;超过 4000 元的按全稿酬的 11%纳税.若某人共纳税 420 元,则这个人的稿费为()A.3000 元 B.3800 元 C.3818 元 D.5600 元 答案 B 解 析 由 题 意 可 建 立 纳 税 额 y 关 于 稿 费 x 的 函 数 解 析 式 为 y = 0,x≤800,0.14x-800,800 足 P=80+4 2a,Q= 14 a+120.设甲大棚的投入为 x(单位:万元),每年两个大棚的总收入为 f(x)(单位:万元).(1)求 f(50)的值;(2)试问如何安排甲、乙两个大棚的投入,才能使总收入 f(x)最大? 解(1)若投入甲大棚 50 万元,则投入乙大棚 150 万元,所以 f(50)=80+4 2×50+ 14 ×150+120=277.5.(2)由题知,f(x)=80+4 2x+ 14(200-x)+120=-14 x+4 2x+250,依题意得 x≥20,200-x≥20,解得 20≤x≤180,故 f(x)=- 14 x+4 2x+250(20≤x≤180). 令 t= x,则 t 2 =x,t∈[2 5,6 5],y=- 14 t2 +4 2t+250=- 14(t-8 2)2 +282,当 t=8 2,即 x=128 时,y 取得最大值 282,所以投入甲大棚 128 万元,乙大棚 72 万元时,总收入最大,且最大收入为 282 万元.2.某公司为了实现 2020 年销售利润 1000 万元的目标,准备制定一个激励销售人员的奖励方案:从销售利润达到 10 万元开始,按销售利润进行奖励,且奖金数额 y(单位:万元)随销售利润 x(单位:万元)的增加而增加,但奖金数额不超过 5 万元,同时奖金数额不超过销售利润的 25%.现有三个奖励模型:y=0.025x,y=1.003 x,y= 12 ln x+1,问其中是否有模型能完全符合公司的要求?请说明理由.(参考数据:1.003 538 ≈5,e=2.71828……,e 8 ≈2981)解 由题意,符合公司要求的模型需同时满足:当 x∈[10,1000]时,①函数为增函数;②函数的最大值不超过 5;③y≤x·25%.(1)对于 y=0.025x,易知满足①,但当 x>200 时,y>5,不满足公司的要求.(2)对于 y=1.003 x,易知满足①,但当 x>538 时,y>5,不满足公司的要求.(3)对于 y= 12 ln x+1,易知满足①.当 x∈[10,1000]时,y≤ 12 ln 1000+1.下面证明 12 ln 1000+1<5.因为 12 ln 1000+1-5=12 ln 1000-4=12(ln 1000-8)≈ 12(ln 1000-ln 2981)<0,满足②.再证明 12 ln x+1≤x·25%,即 2ln x+4-x≤0.设 F(x)=2ln x+4-x,则 F′(x)= 2x -1=2-xx<0,x∈[10,1000],所以 F(x)在[10,1000]上为减函数,F(x)max =F(10)=2ln 10+4-10=2ln 10-6=2(ln 10-3)<0,满足③.综上,奖励模型 y= 12 ln x+1 能完全符合公司的要求. 山东高考数学一轮总复习教学案设计参考-导数综合应用含答案解析 山东高考数学一轮总复习教学案设计参考-对数与对数函数含答案解析
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