《创新课堂》4.5.3 函数模型的应用 课件 高中数学必修一(人教A版)同步讲练测

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名称 《创新课堂》4.5.3 函数模型的应用 课件 高中数学必修一(人教A版)同步讲练测
格式 pptx
文件大小 4.0MB
资源类型 试卷
版本资源 人教A版(2019)
科目 数学
更新时间 2026-02-07 00:00:00

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文档简介

(共57张PPT)
4.5.3 函数模型的应用
1. 能利用已知函数模型求解实际问题(数学运算).
2. 能根据实际需要构建指数型函数或对数型函数模型解决实际问题(数学建模).
课标要求
爱因斯坦说过,复利的威力比原子弹还可怕.若
每月坚持投资100元,40年之后将成为百万富翁.也就
是说随着变量的增长,指数函数值的增长是非常迅速
的,可以根据这一特点来进行资金的管理.例如,按复利计算利率的一种储蓄,本金为a元,每期的利率为r,设本利和为y,存期为x,那么要知道存一定期限之后所得的本利和,就要写出本利和y随着存期x变化的函数式.假设存入的本金为1 000元,每期的利率为2.25%.五期后的本利和是多少?
情景导入
知识点一 已知函数模型解决实际问题
01
知识点二 建立函数模型解决实际问题
02
知识点三 拟合函数模型解决决策问题
03
目录
课时作业
04
知识点一
已知函数模型解决实际问题
01
PART
【例1】 物体在常温下的温度变化可以用牛顿冷却规律来描述,设物体
的初始温度是T0,经过一定时间t后的温度是T,则T-Ta=(T0-Ta)
× ,其中Ta表示环境温度,h称为半衰期,现有一杯用88 ℃热水冲的
速溶咖啡,放在24 ℃的房间中,如果咖啡降温到40 ℃需要 20 min,那么
降温到32 ℃时,需要多长时间?
解:先设定半衰期h,由题意知40-24=(88-24)× ,即 =
,解得h=10,
故原式可化简为T-24=(88-24)× ,
当T=32时,代入上式,得32-24=(88-24)× ,即 = =
= ,
所以t=30.因此,降温到32 ℃需要30 min.
【规律方法】
利用已知函数模型解决实际问题的方法
(1)首先确定已知函数模型解析式中的未知参数;
(2)利用已知函数模型相关的运算性质、函数性质解决实际问题;
(3)涉及较为复杂的指数运算时,常常利用等式的两边取对数的方法,
将指数运算转化为对数运算.
训练1 近年来,得益于我国先进的运载火箭技术,我国在航天领域取得
了巨大成就.据了解,在不考虑空气阻力和地球引力的理想状态下,可用
公式v=v0ln 计算火箭的最大速度v(m/s),其中v0(m/s)是喷流相对
速度,m(kg)是火箭(除推进剂外)的质量,M(kg)是推进剂与火箭
质量的总和, 称为“总质比”,已知A型火箭的喷流相对速度为500
m/s.
(1)当总质比为200时,利用给出的参考数据求A型火箭的最大速度;
解:由已知可得v=500ln 200=500(ln 2+ln 100)=500[ln 2+2(ln 2+
ln 5)]=500(3ln 2+2ln 5)≈2 650(m/s).
(2)经过材料更新和技术改进后,A型火箭的喷流相对速度提高为原来的
2倍,总质比变为原来的 ,若要使火箭的最大速度至少增加500 m/s,求在
材料更新和技术改进前总质比的最小整数值.(参考数据:ln 2≈0.7,ln
5≈1.6,2.718<e<2.719)
解:设在材料更新和技术改进前总质比为x,且v1=v0ln x=500ln x,x2=
,v2=1 000ln ,
若要使火箭的最大速度至少增加500 m/s,所以v2-v1=1 000ln -500ln
x≥500,
即2ln -ln x≥1,ln -ln x=ln ≥1,
所以 ≥e,解得x≥4e,
因为2.718<e<2.719,所以10.872<4e<10.876,
所以材料更新和技术改进前总质比的最小整数值为11.
知识点二
建立函数模型解决实际问题
02
PART
【例2】 (链接教材P149例4)某地规划对一片面积为a的沙漠进行治
理,每年治理面积占上一年底沙漠面积的百分比均为x(0<x<1).当治
理面积达到这片沙漠面积的一半时,正好用了10年时间.
(1)求x的值;
解:由于每年治理面积占上一年底沙漠面积的百分比均为x(0<x<1),
则a(1-x)10= a,即(1-x)10= ,解得x=1- .
(2)若今年初这片沙漠面积为原沙漠面积的 ,按照规划至少还需多少
年,使剩余沙漠面积至多为原沙漠面积的 ?
解:设从今年开始,还需治理n年,则n年后剩余面积为 a(1-x)n,
令 a(1-x)n≤ a,即(1-x)n≤ , ≤ , ≥ ,
解得n≥15,故至少还需治理15年,使剩余沙漠面积至多为原沙漠面积的 .
【规律方法】
建立函数模型解决实际问题的步骤
(1)根据收集到的数据,在平面直角坐标系内画出散点图;
(2)根据点的分布特征,选择一个能刻画散点图特征的函数模型;
(3)选择其中的几组数据求出函数模型;
(4)将已知数据代入所求出的函数模型中进行检验,看其是否符合实
际,若不符合实际,则返回步骤(2);若符合实际,则进入下一步;
(5)用所得函数模型解决实际问题.
训练2 据观测统计,某湿地公园某种珍稀鸟类的现有个数约1 000只,并
以平均每年8%的速度增加.
(1)求两年后这种珍稀鸟类的个数约是多少;
解:依题意知,一年后这种鸟类的个数为1 000+1 000×8%=1 080
(只),
两年后这种鸟类的个数约为1 080+1 080×8%≈1 166(只).
(2)写出y(珍稀鸟类的个数)关于x(经过的年数)的函数关系式;
解:由题意可知珍稀鸟类的现有个数约1 000只,并以平均每年8%的速度
增加,则所求的函数关系式为y=1 000×1.08x,x∈N.
(3)约经过多少年以后,这种鸟类的个数达到现有个数的3倍或以上.
(结果取整数)(参考数据:lg 2≈0.301 0,lg 3≈0.477 1)
解:令1 000×1.08x≥3×1 000,得1.08x≥3,两边取常用对数得lg
1.08x≥lg 3,即x lg 1.08≥lg 3,考虑到lg 1.08>0,故x≥ ,
故x≥ = ,
因为lg 108=lg(33×22)=3lg 3+2lg 2,
所以x≥
≈ ≈14.3.
所以约经过15年以后,这种鸟类的个数达到现有个数的3倍或以上.
03
PART
知识点三
拟合函数模型解决决策问题
【例3】 (链接教材P152例6)某工厂因排污比较严重,决定着手整治,
第一个月时污染度为60,整治后前四个月的污染度如表:
月数 1 2 3 4 …
污染度 60 31 13 0 …
污染度为0后,该工厂即停止整治,污染度又开始上升,现用下列三个
函数模拟从整治后第一个月开始工厂的污染情况:f(x)=20|x-4|(x≥1),g(x)= (x-4)2(x≥1),h(x)=30|log2x-2|(x≥1),其中x表示月数,f(x),g(x),h(x)分别表示污染度.
(1)选用哪个函数模拟比较合理,并说明理由;
解:选用h(x)模拟比较合理,理由如下:
计算各函数对应各月份污染度得下表:
月数 1 2 3 4 …
污染度 60 31 13 0 …
f(x) 60 40 20 0 …
g(x) 60 26.7 6.7 0 …
h(x) 60 30 12.45 0 …
从上表可知,函数h(x)模拟比较合理,故选择h(x)作为模拟函数.
(2)若以比较合理的模拟函数预测,整治后有多少个月的污染度不超过
60.
解:令h(x)≤60,得|log2x-2|≤2,得0≤log2x≤4,
解得1≤x≤16,
所以整治后有16个月的污染度不超过60.
【规律方法】
建立拟合函数解决决策问题的基本步骤
训练3 某纪念章从2025年2月1日开始上市,通过市场调查,得到该纪念
章每1枚的市场价y(单位:元)与上市时间x(单位:天)的数据如下:
上市时间x/天 4 10 36
市场价y/元 90 51 90
(1)根据上表数据,从下列函数中选取一个恰当的函数描述该纪念章的
市场价y与上市时间x的变化关系并说明理由:①y=ax+b;②y=ax2+
bx+c;③y=alogbx.
解:选取②y=ax2+bx+c.理由如下:
因为随着时间x的增加,y的值先减后增,而所给的三个函数中y=ax+b
和y=alogbx显然都是单调函数,不满足题意,所以选取y=ax2+bx+c.
(2)利用你选取的函数,求该纪念章市场价最低时的上市天数及最低的
价格.
解:把点(4,90),(10,51),(36,90)代入y=ax2+bx+c中,

解得a= ,b=-10,c=126.
所以y= x2-10x+126= (x-20)2+26,
所以当x=20时,y有最小值,ymin=26.
故当纪念章上市20天时,该纪念章的市场价最低,最低市场价为26元.
1. 如图是红豆生长时间t(月)与枝数y(枝)的散点图,那么最能拟合诗句“红豆生南国,春来发几枝”所提到的红豆生长时间与枝数的关系的函数模型是(  )
A. 指数函数:y=2t B. 对数函数:y=log2t
C. 幂函数:y=t3 D. 二次函数:y=2t2

解析: 由所给的散点图可得,图象大约过(2,4),(4,16),
(6,64),所以该函数模型应为指数函数.
2. 若镭经过100年后剩余原来质量的95.76%,设质量为1的镭经过x年后的
剩余量为y,则x,y的函数关系是(  )
A. y=0.957 B. y=0.957
C. y= D. y=1-0.042
解析:设镭的衰变率为p,则x,y的函数关系是y=(1-p)x,当x
=100时,y=0.957 6,即0.957 6=(1-p)100,解得1-p=0.957 .
即y= .

3. 一个模具厂一年中12月份的产量是1月份产量的m倍,那么该模具厂这
一年中产量的月平均增长率是 .
解析:设每月的产量增长率为x,1月份产量为a,则a(1+x)11=ma,
所以1+x= ,即x= -1.
-1
4. 在不考虑空气阻力的情况下,火箭的最大速度v(m/s)和燃料的质量
M(kg)、火箭(除燃料外)的质量m(kg)的函数关系式是v=2
000·ln .当燃料质量是火箭质量的 倍时,火箭的最大速度
可达12 000 m/s.
解析:当v=12 000 m/s时,2 000·ln =12 000,所以ln =6.
所以 =e6-1.
e6-1
课堂小结
1.理清单
(1)利用已知函数模型解决实际问题;
(2)建立函数模型解决实际问题;
(3)拟合函数模型解决决策问题.
2.避易错
实际应用题易忘记定义域和结论.
课时作业
04
PART
1. 某种产品今年的产量是a,如果保持5%的年增长率,那么经过x年
(x∈N*),该产品的产量y满足(  )
A. y=a(1+5%x) B. y=a+5%
C. y=a(1+5% D. y=a(1+5%)x
解析:经过1年,y=a(1+5%),经过2年,y=a(1+5%)2,…,经过x年,y=a(1+5%)x.
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2. 某商场2025年在销售某种空调旺季的4天内的利润如下表所示,
时间t 1 2 3 4
利润y(千元) 2 3.98 8.01 15.99
现构建一个销售这种空调的函数模型,应是下列函数中的(  )
A. y=log2t B. y=2t
C. y=t2 D. y=2t

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解析: 作出散点图如图所示.由散点图可
知,图象不是直线,排除选项D;图象不符合
对数函数的图象特征,排除选项A;把t=1,
2,3,4代入B,C选项的函数中,函数y=2t
的函数值最接近表格中的对应值,故选B.
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3. 科学家以里氏震级来度量地震的强度,若设I为地震时所散发出来的相
对能量程度,则里氏震级r可定义为r=0.6lg I. 若6.5级地震释放的相对能
量为I1,7.4级地震释放的相对能量为I2,记n= ,则n≈(  )
A. 16 B. 20
C. 32 D. 90
解析: 因为r=0.6lg I,所以I=1 .当r=6.5时,I1=1 ;当r=
7.4时,I2=1 .所以n= =1 ÷1 =1 =10× ≈32.

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4. 根据有关资料,围棋状态空间复杂度的上限M约为3361,而可观测宇宙
中普通物质的原子总数N约为1080.则下列各数中与 最接近的是(参考数
据:lg 3≈0.48)(  )
A. 1033 B. 1053
C. 1073 D. 1093
解析: 由已知得,lg =lg M-lg N≈361×lg 3-80×lg 10≈361×0.48
-80=93.28=lg 1093.28.故与 最接近的是1093.

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5. 某工厂生产一种溶液,按市场要求杂质含量不得超过0.1%,而这种溶
液最初的杂质含量为2%,现进行过滤,已知每过滤一次杂质含量减少 ,
则使产品达到市场要求的过滤次数可为(参考数据:lg 2≈0.301,lg
3≈0.477)(  )
A. 5 B. 6
C. 7 D. 8

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解析: 设经过n次过滤,产品达到市场要求,则 × ≤ ,
即 ≤ ,即nlg ≤-lg 20,即n(lg 2-ln 3)≤-(1+lg 2),即
n≥ ≈7.4,故选D.
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6. 在北京冬奥会上,国家速滑馆“冰丝带”使用高效环保的二氧化碳跨临
界直冷制冰技术,为实现绿色冬奥作出了贡献.如图描述了一定条件下二
氧化碳所处的状态与T和lg P的关系,其中T表示温度,单位是K;P表示
压强,单位是bar.下列结论中正确的是(  )
A. 当T=220,P=1 026时,二氧化碳处于液态
B. 当T=270,P=128时,二氧化碳处于气态
C. 当T=300,P=9 987时,二氧化碳处于超临界状态
D. 当T=360,P=729时,二氧化碳处于超临界状态

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解析: 对于A选项,当T=220,P=1 026,即lg P=lg 1 026>lg 103=
3时,根据图象可知,二氧化碳处于固态;对于B选项,当T=270,P=
128,即lg P=lg 128∈(lg 102,lg 103),即lg P∈(2,3)时,根据图象
可知,二氧化碳处于液态;对于C选项,当T=300,P=9 987,即lg P=
lg 9 987<lg 104=4时,根据图象可知,二氧化碳处于固态;对于D选项,
当T=360,P=729,即lg P=lg 729∈(lg 102,lg 103),即lg P=lg
729∈(2,3)时,根据图象可知,二氧化碳处于超临界状态.故D正确.
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7. 〔多选〕氡(Radon)又名氭,是一种化学元素,符号是Rn,氡元素对
应的单质是氡气,为无色、无臭、无味的惰性气体,具有放射性.已知放
射性元素的半衰期是3.82天,经x天衰变后变为原来的ax(a>0且
a≠1),取0.8347.64= .则(  )
A. 经过7.64天以后,氡元素会全部消失
B. 经过15.28天以后,氡元素变为原来的
C. a=0.834
D. 经过3.82天以后剩下的氡元素是经过7.64天以后剩下的氡元素的


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解析:因为7.64=2×3.82,所以经过7.64天以后,氡元素变为原来的 ,A错误;经过3.82天以后剩下的氡元素是原来的 ,经过7.64天以后剩下的氡元素是原来的 ,所以经过3.82天以后剩下的氡元素是经过7.64天以后剩下的氡元素的2倍,D错误;要使得氡元素变为原来的 = ,需要经过4×3.82=15.28天,B正确;因为放射性元素氡的半衰期是3.82天,所以a3.82= ,因为0.8347.64=(0.8343.82)2= ,所以0.8343.82= ,所以a=0.834,C正确.故选B、C.
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8. 将甲桶中的a升水缓慢注入空桶乙中,t秒后甲桶剩余的水量符合指数
衰减曲线y=aent,假设过5秒后甲桶和乙桶的水量相等,若再过m秒甲桶
中的水只有 升,则m的值为 .
解析:∵5秒后甲桶和乙桶的水量相等,∴函数y=f(t)=aent满足f
(5)=ae5n= a,即5n=ln ,得 n= ln ,若k秒后甲桶中的水只有
升,即f(k)= ,即 ·kln =ln =2ln ,得k=10,故 m=10-5=5.
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9. 某地区发生里氏8.0级特大地震.地震专家对发生的余震进行了监测,记
录的部分数据如下表:
强度(J) 1.6×1019 3.2×1019 4.5×1019 6.4×1019
震级(里氏) 5.0 5.2 5.3 5.4
注:地震强度是指地震时释放的能量.
地震强度(x)和震级(y)的模拟函数关系可以选用y=alg x+b(其中
a,b为常数),则a的值为 .(取lg 2≈0.3进行计算)

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解析:由记录的部分数据,可知当x=1.6×1019时,y=5.0,当x=
3.2×1019时,y=5.2.
则 两式相减得0.2=alg ,即0.2=
alg 2.所以a= ≈ = .
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10. 噪声污染已经成为影响人们身体健康和生活质量的严重问题.实践证
明,声音强度D(分贝)由公式D=alg I+b(a,b为非零常数)给出,
其中I(W/cm2)为声音能量.
(1)当声音强度D1,D2,D3满足D1+2D2=3D3时,求对应的声音能量
I1,I2,I3满足的等量关系式;
解:∵D1+2D2=3D3,
∴alg I1+b+2(alg I2+b)=3(alg I3+b),
∴lg I1+2lg I2=3lg I3,∴I1· = .
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(2)当人们低声说话时,声音能量为10-13 W/cm2,声音强度为30分贝;
当人们正常说话时,声音能量为 10-12 W/cm2,声音强度为40分贝.当声音
能量大于60分贝时属于噪音,一般人在100~120分贝的空间内,一分钟就
会暂时性失聪.问声音能量在什么范围时,人会暂时性失聪.
解:由题意得 解得
∴100<10lg I+160<120,∴10-6<I<10-4.
故当声音能量I∈(10-6,10-4)时,人会暂时性失聪.
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11. 一渔民出海打鱼,为了保证获得的鱼新鲜,鱼被打上岸后,要在最短
的时间内将其分拣、冷藏,若不及时处理,打上来的鱼将很快失去新鲜度
(以鱼肉内的三甲胺量的多少来确定鱼的新鲜度.三甲胺是一种挥发性碱
性氨,是氨的衍生物,它是由细菌分解产生的.三甲胺量积聚就表明鱼的
新鲜度下降,鱼体开始变质进而腐败).已知某种鱼失去的新鲜度h与其出
海后时间t(分钟)满足的函数关系式为h(t)=m·at.若出海后10分
钟,这种鱼失去的新鲜度为10%,出海后20分钟,这种鱼失去的新鲜度为
20%,那么若不及时处理,打上来的这种鱼在多长时间后失去全部新鲜
度?(取lg 2≈0.3,结果取整数)(  )
A. 33分钟 B. 40分钟
C. 43分钟 D. 50分钟

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解析: 由题意得 解得a= ,m=0.05,
故h(t)=0.05× ,令h(t)=0.05× =1,得 =
20,故t= = ≈ ≈43(分钟),故选C.
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12. 〔多选〕几名大学生创业,经过调研,他们选择了一种技术产品,生
产此产品获得的月利润p(x)(单位:万元)与每月投入的研发经费x
(单位:万元)有关.当每月投入的研发经费不高于16万元时,p(x)=
- x2+6x-20,研发利润率y= ×100%.他们现在已投入研发经费
9万元,则下列判断正确的是(  )
A. 投入9万元研发经费可以获得最大利润率
B. 要再投入6万元研发经费才能获得最大月利润
C. 要想获得最大利润率,还需要再投入研发经费1万元
D. 要想获得最大月利润,还需要再投入研发经费1万元


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解析: 由p(x)=- x2+6x-20=- (x-15)2+25,所以当投
入15万元时,月利润最大,所以需再投入6万元研发经费,故B正确,D错
误;研发利润率y= ×100%=- x+6- =- +6,又
+ ≥2 =4,当且仅当 = ,即x=10时,利润率最大,所以需
再投入研发经费1万元,可获得最大利润率,故A错误,C正确.故选B、C.
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13. 某公司为激励创新,计划逐年加大研发资金投入,若该公司2023年全
年投入研发资金130万元,在此基础上,每年投入的研发资金比上一年增
长12%,则该公司全年投入的研发资金开始超过200万元的年份是     
年.(参考数据:lg 1.12≈0.05,lg 1.3≈0.11,lg 2≈0.30)
答案:2027
解析:设2023年后的第n年该公司投入的研发资金为y万元,则y=130(1
+12%)n.由130(1+12%)n>200,得1.12n> ,两边取对数,得n·lg
1.12>lg 2-lg 1.3,所以n> ≈ =3.8,又n∈N*,所以
n≥4,所以从2027年开始,该公司全年投入的研发资金开始超过200万元.
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14. 某学习小组在暑期社会实践活动中,通过对某商店一种小物品的销售
情况的调查发现:该小物品在过去的一个月内(以30天计)每件的销售价
格P(x)(单位:元)与时间x(单位:天)的函数关系近似满足P
(x)=1+ (k为正常数),日销售量Q(x)(单位:件)与时间x
(单位:天)的部分数据如下表所示:
x/天 10 20 25 30
Q(x)/件 110 120 125 120
已知第10天的日销售收入为121元.
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解:依题意知第10天的日销售收入为P(10)·Q(10)=
×110=121,解得k=1.
(1)求k的值;
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(2)给出以下四种函数模型:①Q(x)=ax+b;②Q(x)=a|x-
25|+b;③Q(x)=a·bx;④Q(x)=a·logbx.请你根据上表中的数
据,从中选择你认为最合适的一种函数来描述日销售量Q(x)与时间x的
变化关系,并求出该函数的解析式;
解: 由表中的数据知,当时间变化时,日销售量有增有减并不单调,故
只能选②Q(x)=a|x-25|+b.从表中任意取两组值代入可求得Q
(x)=125-|x-25|(1≤x≤30,x∈N*).
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解:由(2)知Q(x)=125-|x-25|

所以f(x)=P(x)·Q(x)=
(3)求该小物品的日销售收入(单位:元)f(x)的最小值.
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当1≤x<25时,y=x+ 在[1,10]上单调递减,在[10,25)上单调递
增,所以当x=10时,f(x)取得最小值,f(x)min=121;
当25≤x≤30时,y= -x单调递减,所以当x=30时,f(x)取得最
小值,f(x)min=124.
综上所述,当x=10时,f(x)取得最小值,f(x)min=121.
所以该小物品的日销售收入的最小值为121元.
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THANKS
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