2020_2021学年新教材高中数学第五章函数应用2实际问题中的函数模型课件北师大版必修第一册（共46张PPT）

(共46张PPT)
2.1　实际问题的函数刻画
2.2　用函数模型解决实际问题
激趣诱思
知识点拨
假设你有一笔资金用于投资,现有三种投资方案供你选择,这三种方案回报如下:
方案一:每天回报40元;
方案二:第一天回报10元,以后每天比前一天多回报10元;
方案三:第一天回报0.4元,以后每天的回报比前一天翻一番.
(1)请你分析比较三种方案每天回报的增长情况,各方案每天回报的变化情况可用什么函数模型来反映?
(2)你会选择哪种投资方案?
激趣诱思
知识点拨
一、实际问题的函数刻画
1.在现实世界中,事物之间存在着广泛的联系,当面对的实际问题中存在几个变量,并且它们之间具有依赖关系时,我们往往用函数对其进行刻画.函数刻画的方法可以使用图象,但常见的还是使用解析式.
2.函数模型是应用最广泛的数学模型之一.许多实际问题一旦被认定是函数关系,就可以通过研究函数的　　　　,使问题得到解决.?
性质
激趣诱思
知识点拨
通过一些数据寻求事物规律,往往是通过绘出这些数据在直角坐标系中的点,观察这些点的　　　　　　　　,看它们接近我们熟悉的哪一种函数图象,选定函数形式后,将一些数据代入这个函数的一般表达式,求出具体的　　　　　　　　　,再做必要的检验,基本符合实际,就可以确定这个函数基本反映了事物规律,这种方法称为数据拟合.在自然科学和社会科学中,很多规律、定律都是先通过　　　　,得到　　　　,再通过数据　　　　得到的.?
整体特征
函数解析式
实验
数据
拟合
激趣诱思
知识点拨
微练习
某地为了改善生态环境,政府决定绿化荒山,计划第一年先植树0.5万公顷,以后每年比上年增加1万公顷,每年植树的公顷数y(单位:万公顷)是时间x(单位:年)的函数,这个函数的图象是下图中的(　　)
激趣诱思
知识点拨
答案:A　
解析:由题意知该一次函数的图象必过(1,0.5)和(2,1.5)两点,故排除B,C,D.
激趣诱思
知识点拨
二、数学建模
1.定义:用数学思想、　　　、　　　解决实际问题的过程叫作数学建模.?
2.过程:如下图所示
方法
知识
激趣诱思
知识点拨
名师点析常见的函数模型及其特点:(1)一次函数模型:y=kx+b(k≠0),其增长特点是直线式上升(k>0)或下降(k<0),其特例是y=kx(k≠0).(2)二次函数模型:y=ax2+bx+c(a≠0),其增长特点是函数值先减小后增大(a>0)或先增大后减小(a<0).(3)反比例函数模型:y=
(k≠0)型,其增长特点是当x>0时,y随x的增大而减小(k>0)或y随x的增大而增大(k<0).(4)指数型函数模型:y=a·bx+c(b>0,且b≠1,a≠0),其增长特点是随着自变量的增大,函数值增大的速度越来越快(底数b>1,a>0),常形象地称为指数爆炸.(5)对数型函数模型:y=mlogax+n
(a>0,a≠1,m≠0),其增长特点是随着自变量的增大,函数值增大的速度越来越慢(底数a>1,m>0).(6)幂函数模型:y=a·xn+b(a≠0),其增长特点是y随x的增大而增大(n>0,a>0,x>0).
激趣诱思
知识点拨
微练习
某同学在一次数学实验中,获得了如下一组数据:
则x,y的函数关系最接近(其中a,b为待定系数)函数(　　)
A.y=a+bx　　　　
B.y=bx
C.y=ax2+b
激趣诱思
知识点拨
答案:B　
解析:画出散点图(如图所示):
由散点图可知,此函数图象不是直线,排除A;此函数图象是上升的,是增函数,排除C,D,故选B.
探究一
探究二
探究三
探究四
素养形成
当堂检测
建立二次函数模型解决实际问题
例1设某市现有从事第二产业人员100万人,平均每人每年创造产值a万元(a为正常数),现在决定从中分流x万人去加强第三产业,分流后,继续从事第二产业的人员平均每人每年创造产值可增加2x%(0(1)若要保证第二产业的产值不减少,求x的取值范围;
(2)在(1)的条件下,问应分流出多少万人,才能使该市第二、第三产业的总产值每年增加最多?
分析求解(1)时应明确第二产业的产值不减少的条件是分流之后剩余人员创造的产值应不小于没有分流时创造的产值100a,求解(2)时应根据题意求出分流后第二、三产业的总产值每年增加量f(x)关于x的函数关系式,并求其最值.
探究一
探究二
探究三
探究四
素养形成
当堂检测
∵x∈(0,50]时,f(x)单调递增,∴当x=50时,f(x)max=60a.
即应分流出50万人,才能使该市第二、三产业的总产值每年增加最多.
探究一
探究二
探究三
探究四
素养形成
当堂检测
反思感悟求解本题时,应注意以下两点:一是x∈N+,二是第二、三产业的总产值每年增加量为剩余人员创造的产值与分流人员创造产值的和减去没有人员分流时创造的产值.
探究一
探究二
探究三
探究四
素养形成
当堂检测
变式训练1有A,B两城相距100
km,在A,B两城之间距A城x
km的D地建一核电站给这两城供电.为保证城市安全,核电站与城市距离不得少于10
km.已知供电费用与供电距离的平方和供电量之积成正比,比例系数λ=0.25.若A城供电量为20亿度/月,B城供电量为10亿度/月.
(1)把月供电总费用y表示成x的函数,并求其定义域;
(2)核电站建在距A城多远时,才能使供电费用最小?
探究一
探究二
探究三
探究四
素养形成
当堂检测
探究一
探究二
探究三
探究四
素养形成
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建立指数型函数、对数型函数模型解决实际问题
例2某种商品进价为每个80元,零售价为每个100元,为了促销,决定用买一个这种商品,赠送一个小礼品的办法.实践表明:礼品价值为1元时,销售量增加10%,且在一定范围内,礼品价值为(n+1)元时比礼品价值为n元(n∈N+)时的销售量增加10%.
(1)写出礼品价值为n元时,利润yn(单位:元)与n的函数关系式;
(2)请你设计礼品的价值,以便商店获得最大利润.
探究一
探究二
探究三
探究四
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当堂检测
解:(1)设没有礼品时销售量为m,则当礼品价值为n元时,销售量为m(1+10%)n,利润yn=(100-80-n)·m·(1+10%)n
=(20-n)·m·1.1n(0(2)令yn+1-yn≥0,
即(19-n)·m·1.1n+1-(20-n)·m·1.1n≥0,解得n≤9.
∴y1令yn+1-yn+2≥0,
即(19-n)·m·1.1n+1-(18-n)·m·1.1n+2≥0,
解得n≥8.∴y9=y10>y11>y12>y13>…>y19,
∴当礼品价值为9元或10元时,商店获得最大利润.
探究一
探究二
探究三
探究四
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反思感悟1.指数型函数模型应用非常广泛,有关人口增长、银行利息、细胞分裂等问题都可以建立指数型函数模型来解决问题,建立函数解析式时要善于通过列举、归纳等方法寻求变量之间的关系,探寻内在的规律.
2.对于本题通过作差探讨出函数的单调情况是解题的关键所在.
探究一
探究二
探究三
探究四
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变式训练2大西洋鲑鱼每年都要逆流而上2
000
m,游回产地产卵.研究鲑鱼的科学家发现鲑鱼的游速可以表示为函数
单位是m/s,其中x表示鲑鱼的耗氧量的单位数.
(1)当一条鲑鱼的耗氧量是8
100个单位时,它的游速是多少?
(2)计算一条鲑鱼静止时耗氧量的单位数.
(3)若鲑鱼A的游速大于鲑鱼B的游速,问这两条鲑鱼谁的耗氧量较大?并说明理由.
探究一
探究二
探究三
探究四
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探究一
探究二
探究三
探究四
素养形成
当堂检测
建立分段函数模型
例3WAP手机上网每月使用量在500
min以下(包括500
min),按30元计费;超过500
min的部分按0.15元/min计费.假如上网时间过短(小于60
min)使用量在1
min以下不计费,在1
min以上(包括1
min)按0.5元/min计费.WAP手机上网不收通话费和漫游费.
(1)写出上网时间x
min与所付费用y元之间的函数关系式.
(2)12月份小王WAP上网使用量为20
h,要付多少钱?
(3)小王10月份付了90元的WAP上网费,那么他上网的时间是多少?
分析由于上网时间不同,收费标准不同,因此对所付费用作分段讨论,以确定付费标准,建立函数关系式,解决付费与上网时间的问题.
探究一
探究二
探究三
探究四
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(2)当x=20×60=1
200(min)时,x>500,
应付y=30+0.15×(1
200-500)=135(元).
(3)90元已超过30元,所以上网时间超过500
min,由解析式可得上网时间为900
min.
探究一
探究二
探究三
探究四
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反思感悟1.在刻画实际问题中,变量之间的关系因自变量x取值范围的不同,对应的函数关系不能用同一个解析式表示时,常用分段函数建立函数模型解决问题.
2.分段函数是指自变量在不同的范围内有着不同对应法则的函数.求解分段函数的最值问题时应注意:分段函数的最大值是各段函数最大值中最大的一个,分段函数的最小值是各段函数最小值中最小的一个.
探究一
探究二
探究三
探究四
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变式训练3为支持福利事业,解决残疾人就业问题,银行决定给某福利企业免息贷款46.8万元,用于经营某种商品.已知该种商品的进价为每件40元,每月销售量q(单位:百件)与销售价格p(单位:元/件)之间满足关系式:q=
该企业职工每人每月工资为1
200元,其他经营性费用为每月13
200元.
(1)如果暂时不考虑还贷的前提下,当销售价格p为52元/件时,每月刚好收支平衡,求该企业的职工人数;
(2)若该企业只有20名职工,在保证职工工资及其他经营性支出外,剩余的利润都用来偿还贷款,试问最早几年后还清贷款.
探究一
探究二
探究三
探究四
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解:(1)设该企业职工人数为t,依题意p=52时,q=36时,则(52-40)×36×100=1
200t+13
200,∴t=25.
即该企业有25名职工.
(2)设每个月的利润为f(p),则f(p)=
∵当p=55时,[(-2p+140)(p-40)]max=450,
当p=61时,[(-p+82)(p-40)]max=441,
∵450>441,∴p=55时,能更早还清贷款,
∴当定价为55元时,最早5年后能还清贷款.
探究一
探究二
探究三
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拟合函数模型解决实际问题
例4某个体经营者把开始六个月试销售A,B两种商品的逐月投资与所获纯利润列成下表:
该经营者准备第七个月投入12万元经营这两种产品,但不知投入A,B两种商品各多少万元才合算.请你帮助制定一个资金投入方案,使得该经营者能获得最大利润,并按你的方案求出该经营者下月可获得的最大纯利润.
探究一
探究二
探究三
探究四
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解:以投资额x为横坐标,纯利润y为纵坐标,在平面直角坐标系中画出散点图,如图①②所示.
观察散点图可以看出,A种商品所获纯利润y与投资额x之间的变化规律可以用二次函数模型进行模拟,如图①所示.取(4,2)为最高点,则y=a(x-4)2+2(a≠0),再把点(1,0.65)代入,得0.65=a(1-4)2+2,解得a=-0.15,所以y=-0.15(x-4)2+2.
B种商品所获纯利润y与投资额x之间的变化规律是线性的,可以用一次函数模型进行模拟,如图②所示.
探究一
探究二
探究三
探究四
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当堂检测
设y=kx+b(k≠0),取点(1,0.25)和(4,1)代入,
即前六个月所获纯利润y关于月投资A种商品的金额x的函数关系式是y=-0.15(x-4)2+2;前六个月所获纯利润y关于月投资B种商品的金额x的函数关系式是y=0.25x.
设第七个月投入A,B两种商品的资金分别为x,12-x(单位:万元),则0W=-0.15(x-4)2+2+0.25(12-x)=-0.15x2+0.95x+2.6.
当x=
≈3.2时,W取最大值,约为4.1,此时12-x=8.8.
即该经营者下月用3.2万元投资A种商品,8.8万元投资B种商品,可获得最大纯利润约为4.1万元.
探究一
探究二
探究三
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反思感悟解决拟合函数模型问题一般有以下步骤:
(1)根据原始数据、表格,绘出两个变量之间的散点图.
(2)通过散点图,画出“最贴近”的直线或曲线,即拟合直线或拟合曲线.如果所有实际点都落到了拟合直线或曲线上,
“点滴”不漏,那么这将是一件十分完美的事情,但在实际应用中,这种情况一般不会发生.因此,使实际点尽可能均匀分布在直线或曲线两侧,使两侧的点的个数大体相等,得出的拟合直线或拟合曲线就是“最贴近”的了.
(3)根据所学函数知识,结合已知数据,求出拟合直线或拟合曲线的函数解析式.
(4)利用函数解析式,根据条件对所给问题进行预测和检验,为决策和管理提供依据.
探究一
探究二
探究三
探究四
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变式训练4为了估计山上积雪融化后对下游灌溉的影响,在山上建立了一个观察站,测量最大积雪深度x
cm与当年灌溉面积y
hm2.现有连续10年的实测资料,如下表所示:
探究一
探究二
探究三
探究四
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(1)描出灌溉面积y
hm2随积雪深度x
cm变化的数据点(x,y);
(2)建立一个能基本反映灌溉面积变化的函数模型y=f(x),并作出其图象;
(3)根据所建立的函数模型,若今年最大积雪深度为25
cm,则可以灌溉的土地面积是多少?
探究一
探究二
探究三
探究四
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解:(1)数据点分布如图①所示.
(2)从图①中可以看到,数据点大致落在一条直线附近,由此,我们假设灌溉面积y
hm2和最大积雪深度x
cm满足线性函数模型y=a+bx(a,b为常数,b≠0).
取其中的两组数据(10.4,21.1),(24.0,45.8),
探究一
探究二
探究三
探究四
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用计算器可算得a≈2.4,b≈1.8.
这样,我们得到一个函数模型y=2.4+1.8x.作出函数图象如图②,可以发现,这个函数模型与已知数据的拟合程度较好,这说明它能较好地反映最大积雪深度与灌溉面积的关系.
(3)由(2)得当x=25时,y=2.4+1.8×25=47.4,即当最大积雪深度为25
cm时,可以灌溉土地47.4
hm2.
探究一
探究二
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图表型应用问题
典例
客车从甲地以60
km/h的速度匀速行驶1小时到达乙地,在乙地停留了半小时,然后以80
km/h的速度匀速行驶1小时到达丙地.下列描述客车从甲地出发,经过乙地,最后到达丙地所经过的路程s(单位:km)与时间t(单位:h)之间关系的图象中,正确的是(　　)
探究一
探究二
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分析本题有两种求解方法:一是依据各时间段内路程的变化情况,逐一排除;二是由实际问题抽象出函数解析式,再确定图象.
解析:(方法一)根据已知条件知,在第1个小时内四个选项中的图象都正确;之后的半小时,选项B中的图象不正确,因为该图中此段时间内路程为0,与事实不符;最后1个小时,选项A中的图象错在时间和路程上,选项D中的图象错在时间上.选项C中的图象正确.
(方法二)由题意可知客车在整个过程中的路程s与时间t之间的关
答案:C
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反思感悟
解图表型应用问题的一般步骤
以图表信息为背景的函数应用问题是高考中一道亮丽的风景线,这类问题由图表给出数据信息,探求变量之间的关系,再综合应用函数的相关知识加以分析,从而解决实际问题.
解决这类问题的一般步骤是:
(1)观察图表,捕捉有效信息;
(2)对已有信息进行加工,分清变量之间的关系;
(3)选择恰当的数学工具,通过建模加以解决;
(4)进行检验,去伪存真,找出符合实际情形的答案.
探究一
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探究三
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变式训练某地区居民生活用电分为高峰和低谷两个时间段进行分时计价.该地区的电网销售电价表如下:
探究一
探究二
探究三
探究四
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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.?
答案:148.4　
解析:高峰时间段电费为50×0.568+(200-50)×0.598=118.1(元).
低谷时间段电费为50×0.288+(100-50)×0.318=30.3(元).
故该家庭本月应付的电费为118.1+30.3=148.4(元).
探究一
探究二
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1.一辆汽车在某段路上的行驶路程s关于时间t变化的图象如图所示,则图象所对应的函数模型是(　　)
A.分段函数
B.二次函数
C.指数函数
D.对数函数
答案:A　
解析:由题图知,在不同的时间段内,对应的图象不同,故对应函数模型应为分段函数.
探究一
探究二
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2.某地区植被被破坏,土地沙化越来越严重,最近三年测得沙漠增加值分别为0.2万公顷、0.4万公顷和0.76万公顷,则每年沙漠面积增加值y关于年数x的函数关系较为近似的是(　　)
答案:C　
解析:当x=1时,否定选项B;当x=3时,否定选项A,D,检验C项较为接近.
探究一
探究二
探究三
探究四
素养形成
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答案:A　
解析:设北冰洋冬季冰雪覆盖面积每年为上一年的q%,则
3.据报道,全球变暖使北冰洋冬季冰雪覆盖面积在最近50年内减少了5%,假设这50年内,冰雪覆盖面积每年减少的百分比是一样的.按此速度,设2000年北冰洋冬季冰雪覆盖面积为m,则从2000年起,经过x年后,北冰洋冬季冰雪覆盖面积y与x的函数关系式是(　　)
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4.某公司招聘员工,面试人数按拟录用人数分段计算,计算公式为
试人数,若应聘的面试人数为60,则该公司拟录用人数为(　　)
A.15
B.40
C.25
D.130
答案:C　
解析:令y=60,若4x=60,则x=15>10,不合题意;若2x+10=60,则x=25,满足题意;若1.5x=60,则x=40<100,不合题意.故拟录用人数为25.
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探究四
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5.某工厂生产一种电脑元件,每月的生产数据如下表:
为估计以后每月该电脑元件的产量,以这三个月的产量为依据,用函数y=kx+m(k,m为常数,且k≠0)或y=ax+b(a,b为常数,且a>0)来模拟这种电脑元件的月产量y千件与月份x的关系.请问用以上哪个函数拟合较好?并说明理由.
探究一
探究二
探究三
探究四
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解:若用函数y=kx+m(k≠0),取(1,50),(2,52),
∴y=2x+48.
当x=3时,y=56.
由题知3月份的产量为53.9千件,由上可知用函数y=2x+48估计时误差较小,故用函数y=2x+48拟合比较好.