（通用版）2020版高考數(shù)學大一輪復習 第12講 函數(shù)模型及其應用學案 理 新人教A版.docx

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第12講　函數(shù)模型及其應用 1.三種函數(shù)模型的性質的比較 　　　　函數(shù) 性質　　　 y=ax(a>1) y=logax(a>1) y=xn(n>0) 在(0,+∞) 上的增減性 單調 　　　 單調 　　　 單調 　　　 增長速度 越來越快 越來越慢 相對平穩(wěn) 2.常見的函數(shù)模型 函數(shù)模型 函數(shù)解析式 一次函數(shù)模型 f(x)=ax+b(a,b為常數(shù),a≠0) 二次函數(shù)模型 f(x)=ax2+bx+c(a,b,c為常數(shù),a≠0) 反比例函數(shù)模型 f(x)=kx+b(k,b為常數(shù)且k≠0) 指數(shù)函數(shù)模型 f(x)=bax+c(a,b,c為常數(shù),a>0且a≠1,b≠0) 對數(shù)函數(shù)模型 f(x)=blogax+c(a,b,c為常數(shù),a>0且a≠1,b≠0) 冪函數(shù)模型 f(x)=axα+b(a,b,α為常數(shù),a≠0,α≠0) 常用結論 1.函數(shù)f(x)=xa+bx(a>0,b>0,x>0)在區(qū)間(0,ab]上單調遞減,在區(qū)間[ab,+∞)上單調遞增. 2.直線上升、對數(shù)緩慢、指數(shù)爆炸. 題組一　常識題 1.[教材改編] 函數(shù)模型y1=0.25x,y2=log2x+1,y3=1.002x,隨著x的增大,增長速度的大小關系是　　　　.(填關于y1,y2,y3的關系式) 圖2-12-1 2.[教材改編] 在如圖2-12-1所示的銳角三角形空地中,欲建一個面積不小于300 m2的內(nèi)接矩形花園(陰影部分),則其邊長x(單位:m)的取值范圍是　　　　. 3.[教材改編] 某車間分批生產(chǎn)某種產(chǎn)品,每批的生產(chǎn)準備費用為800元.若每批生產(chǎn)x件,則平均倉儲時間為x8天,且每件產(chǎn)品每天的倉儲費用為1元.把平均每件產(chǎn)品的生產(chǎn)準備費用與倉儲費用之和S表示為x的函數(shù)是　　　　　　. 4.[教材改編] 已知某物體的溫度Q(單位:攝氏度)隨時間t(單位:分鐘)的變化規(guī)律為Q=m2t+21-t(t≥0,且m>0).若物體的溫度總不低于2攝氏度,則m的取值范圍是　　　　. 題組二　常錯題 ◆索引:審題不清致錯;忽視限制條件;忽視實際問題中實際量的單位、含義、范圍等;分段函數(shù)模型的分界把握不到位. 5.一枚炮彈被發(fā)射后,其升空高度h與時間t的函數(shù)關系式為h=130t-5t2,則該函數(shù)的定義域是　　　　　. 6.某物體一天中的溫度T是關于時間t的函數(shù),且T=t3-3t+60,時間單位是小時,溫度單位是℃,當t=0時表示中午12:00,其后t值為正,則上午8時該物體的溫度是　　　　. 7.在不考慮空氣阻力的情況下,火箭的最大速度v(米/秒)關于燃料的質量M(千克)、火箭(除燃料外)的質量m(千克)的函數(shù)關系式是v=2000ln1+Mm.當燃料質量是火箭質量的　　　　倍時,火箭的最大速度可達12千米/秒. 8.已知A,B兩地相距150千米,某人開汽車以60千米/小時的速度從A地到達B地,在B地停留1小時后再以50千米/小時的速度返回A地,則汽車離開A地的距離S(千米)關于時間t(小時)的函數(shù)表達式是　　　　　　. 探究點一　一次、二次函數(shù)模型 例1 某公司為提高員工的綜合素質,聘請專業(yè)機構對員工進行專業(yè)技術培訓,其中培訓機構費用成本為12 000元.公司每位員工的培訓費用按以下方式與該機構結算:若公司參加培訓的員工人數(shù)不超過30人,則每人的培訓費用為850元;若公司參加培訓的員工人數(shù)多于30人,則給予優(yōu)惠,每多一人,培訓費減少10元,但參加培訓的員工人數(shù)最多為70.已知該公司最多有60位員工可參加培訓,設參加培訓的員工人數(shù)為x,每位員工的培訓費為y元,培訓機構的利潤為Q元. (1)寫出y與x(x>0,x∈N*)之間的函數(shù)關系式. (2)當公司參加培訓的員工有多少人時,培訓機構可獲得最大利潤?并求出最大利潤. [總結反思] 在建立二次函數(shù)模型解決實際問題中的最優(yōu)問題時,一定要注意自變量的取值范圍,即函數(shù)的定義域,解決函數(shù)應用問題時,最后還要還原到實際問題中. 變式題 整改校園內(nèi)一塊長為15 m,寬為11 m的長方形草地(如圖2-12-2),將長減少1 m,寬增加1 m,問草地面積是增加了還是減少了?假設長減少x m,寬增加x m(x>0),試研究以下問題: x取什么值時,草地面積減少?x取什么值時,草地面積增加? 圖2-12-2 探究點二　指數(shù)、對數(shù)函數(shù)模型 例2 大西洋鮭魚每年都要逆流而上,游回產(chǎn)地產(chǎn)卵.記鮭魚的游速為v m/s,鮭魚的耗氧量的單位數(shù)為x,研究中發(fā)現(xiàn)v與log3x100(x≥100)成正比,且當x=300時,v=12. (1)求出v關于x的函數(shù)解析式. (2)計算一條鮭魚的游速是32 m/s時耗氧量的單位數(shù). (3)當鮭魚的游速增加1 m/s時,其耗氧量是原來的幾倍? [總結反思] 與指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)兩類函數(shù)模型有關的實際問題,在求解時,要先學會合理選擇模型.(1)在兩類函數(shù)模型中,指數(shù)函數(shù)模型是增長速度越來越快(底數(shù)大于1)的一類函數(shù)模型.(2)在解決這兩類函數(shù)模型時,一般先要通過待定系數(shù)法確定函數(shù)解析式,再借助函數(shù)的圖像求解最值問題. 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 變式題 將甲桶中的a L水緩慢注入空桶乙中,t min后甲桶中剩余的水量符合指數(shù)衰減曲線y=aent.假設過5 min后甲桶和乙桶中的水量相等,若再過m min后甲桶中的水只有a4 L,則m的值為 (　　) A.5 B.8 C.9 D.10 探究點三　分段函數(shù)模型 例3 某群體的人均通勤時間是指單日內(nèi)該群體中成員從居住地到工作地的平均用時,某地上班族S中的成員僅以自駕或公交方式通勤.分析顯示:當S中x%(0y1>y2　[解析] 根據(jù)指數(shù)函數(shù)、一次函數(shù)、對數(shù)函數(shù)的增長速度關系可得. 2.[10,30]　[解析] 設矩形的另一邊長為y m,由相似三角形的性質可得x40=40-y40(013 500, ∴當公司參加培訓的員工人數(shù)為57或58時,培訓機構可獲得最大利潤21 060元. 變式題　解:原草地面積S1=1115=165(m2), 整改后草地面積為S=1412=168(m2), ∵S>S1,∴整改后草地面積增加了. 研究:長減少x m,寬增加x m后,草地面積為 S2=(11+x)(15-x). ∵S1-S2=165-(11+x)(15-x)=x2-4x, ∴當04時,x2-4x>0,即S1>S2. 綜上所述,當04時,草地面積減少. 例2　[思路點撥] (1)用待定系數(shù)法求解;(2)將v=32代入解析式,解方程求x即可;(3)設原來的游速為v0 m/s,耗氧量的單位數(shù)為x0,游速增加1 m/s后為(v0+1) m/s,耗氧量的單位數(shù)為x,分別代入解析式后,兩式消去v0,整理可得. 解:(1)設v=klog3x100(k≠0), 當x=300時,v=12,解得k=12, ∴v關于x的函數(shù)解析式為v=12log3x100(x≥100). (2)當游速為32 m/s時,由解析式得32=12log3x100, ∴l(xiāng)og3x100=3,∴x100=27,解得x=2700, 即耗氧量的單位數(shù)為2700. (3)設原來的游速為v0 m/s,耗氧量的單位數(shù)為x0,游速增加1 m/s后為(v0+1) m/s,耗氧量的單位數(shù)為x, 則v0=12log3x0100,① v0+1=12log3x100,② ②-①得1=12log3x100-12log3x0100=12log3xx0, ∴l(xiāng)og3xx0=2,∴xx0=32=9,∴耗氧量是原來的9倍. 變式題　A　[解析] ∵5 min后甲桶和乙桶中的水量相等, ∴函數(shù)y=f(t)=aent滿足f(5)=ae5n=12a, 可得n=15ln12. 設k min后甲桶中的水只有a4 L, 則f(k)=14a,即15ln12k=ln14, 即15ln12k=2ln12,解得k=10, 故m=10-5=5.故選A. 例3　[思路點撥] (1)求出f(x)>40時x的取值范圍即可;(2)分段求出g(x)的解析式,判斷g(x)的單調性,再說明其實際意義. 解:(1)由題意知,當3040, 即x2-65x+900>0,解得x<20或x>45, ∴當x∈(45,100)時,公交群體的人均通勤時間少于自駕群體的人均通勤時間. (2)當012 000, 所以旅游團人數(shù)為60時,旅行社可獲得最大利潤. 例2　[配合例2使用] 衣柜里的樟腦丸隨著時間推移會揮發(fā),從而體積變小,若它的體積V隨時間t的變化規(guī)律是V=V0e110t(e為自然對數(shù)的底數(shù)),其中V0為初始值.若V=V03,則t的值約為　　　　.(運算結果保留整數(shù),參考數(shù)據(jù):lg 3≈0.477 1,lg e≈0.434 3) [答案] 11 [解析] 由題知V0e110t=V03,即e110t=13=3-1,所以-110t=ln 3-1=-ln 3,所以t=10ln 3=10lg3lg e≈100.477 10.434 3≈11. 例3　[配合例3使用] 某經(jīng)銷商計劃銷售一款新型的電子產(chǎn)品,經(jīng)市場調研發(fā)現(xiàn)以下規(guī)律:當每臺電子產(chǎn)品的利潤為x(單位:元,x>0)時,銷售量q(x)(單位:百臺)與x之間的關系滿足:若x不超過25,則q(x)=2400x+11;若x大于或等于225,則銷售量為零;當25≤x≤225時,q(x)=a-bx(a,b為實常數(shù)). (1)求函數(shù)q(x)的表達式. (2)當x為多少時,總利潤(單位:元)最大?并求出該最大值. 解:(1)當25≤x≤225時,由a-b25=400,a-b225=0,得a=600,b=40. 故q(x)=2400x+11,0225. (2)設總利潤為f(x),則f(x)=100q(x)x, 由(1)得f(x)=240 000xx+11,0225. 當00,f(x)單調遞增, 當100225時,f(x)=0. 故當x為100時,總利潤最大,為2 000 000元.