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- 2021-06-16 发布
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第9讲 函数模型及其应用
1.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)=ax+b(a,b为常数,a≠0)
二次函数模型
f(x)=ax2+bx+c(a,b,c为常数,a≠0)
指数函数模型
f(x)=bax+c(a,b,c为常数,
a>0且a≠1,b≠0)
对数函数模型
f(x)=blogax+c
(a,b,c为常数,a>0且a≠1,b≠0)
幂函数模型
f(x)=axn+b(a,b,n为常数,a≠0,n≠0)
2.三种函数模型性质比较
y=ax(a>1)
y=logax(a>1)
y=xn(n>0)
在(0,+∞)
上的单调性
增函数
增函数
增函数
增长速度
越来越快
越来越慢
相对平稳
图象的变化
随x值增大,图象与y轴接近平行
随x值增大,图象与x轴接近平行
随n值变化而不同
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)幂函数增长比一次函数增长更快.( )
(2)在(0,+∞)内,随着x的增大,y=ax(a>1)的增长速度会超过并远远大于y=xα(α>0)的增长速度.( )
(3)指数型函数模型,一般用于解决变化较快,短时间内变化量较大的实际问题.( )
(4)不存在x0,使ax00,解得x≥2.3,因为x为整数,所以3≤x≤6.
当x>6时,y=[50-3(x-6)]x-115=-3x2+68x-115.
令-3x2+68x-115>0,有3x2-68x+115<0,结合x为整数得6185,
所以当每辆自行车的日租金定为11元时,才能使一日的净收入最多.
一次函数、二次函数及分段函数
模型的选取与应用策略
(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.但应关注以下两点:
①构造分段函数时,要力求准确、简洁,做到分段合理、不重不漏;
②分段函数的最值是各段的最大(或最小)值中的最大(或最小)值.
[提醒] (1)构建函数模型时不要忘记考虑函数的定义域.
(2)对构建的较复杂的函数模型,要适时地用换元法转化为熟悉的函数问题求解.
[通关练习]
1.某种新药服用x小时后血液中的残留量为y毫克,如图所示为函数y=f(x)的图象,当血液中药物残留量不小于240毫克时,治疗有效.设某人上午8:00第一次服药,为保证疗效,则第二次服药最迟的时间应为( )
A.上午10:00 B.中午12:00
C.下午4:00 D.下午6:00
解析:选C.当x∈[0,4]时,设y=k1x,
把(4,320)代入,得k1=80,所以y=80x.
当x∈[4,20]时,设y=k2x+b.把(4,320),(20,0)分别代入
可得所以y=400-20x.
所以y=f(x)=由y≥240,
得或
解得3≤x≤4或40)模型
[典例引领]
小王大学毕业后,决定利用所学专业进行自主创业.经过市场调查,生产某小型电子产品需投入年固定成本为3万元,每生产x万件,需另投入流动成本为W(x)万元,在年产量不足8万件时,W(x)=x2+x(万元).在年产量不小于8万件时,W(x)=6x+-38(万元).每件产品售价为5元.通过市场分析,小王生产的商品能当年全部售完.
(1)写出年利润L(x)(万元)关于年产量x(万件)的函数解析式;(
注:年利润=年销售收入-固定成本-流动成本)
(2)年产量为多少万件时,小王在这一商品的生产中所获利润最大?最大利润是多少?
【解】 (1)因为每件商品售价为5元,则x万件商品销售收入为5x万元,
依题意得,当00)模型的关键点
(1)明确对勾函数是正比例函数f(x)=ax与反比例函数f(x)=叠加而成的.
(2)解决实际问题时一般可以直接建立f(x)=ax+的模型,有时可以将所列函数解析式转化为f(x)=ax+的形式.
[提醒] (1)解决此类问题时一定要关注函数的定义域.
(2)利用模型f(x)=ax+求解最值时,注意取得最值时等号成立的条件.
某村计划建造一个室内面积为800 m2的矩形蔬菜温室,在矩形温室内,沿左、右两侧与后侧内墙各保留1 m宽的通道,沿前侧内墙保留3 m宽的空地,当矩形温室的边长各为多少时,蔬菜的种植面积最大?最大面积是多少?
解:设矩形温室的左侧边长为x m,则后侧边长为 m,
所以蔬菜种植面积y=(x-4)=808-2(4200,即1.12x>⇒x>=≈=3.8,所以该公司全年投入的研发资金开始超过200万元的年份是2019年.
(2)M=lg 1 000-lg 0.001=3-(-3)=6.
设9级地震的最大振幅和5级地震的最大振幅分别为A1,A2,则9=lg A1-lg A0=lg ,则=109,
5=lg A2-lg A0=lg ,则=105,所以=104.
即9级地震的最大振幅是5级地震最大振幅的10 000倍.
【答案】 (1)B (2)6 10 000
指数型、对数型函数模型
(1)在实际问题中,有
关人口增长、银行利率、细胞分裂等增长率问题常用指数函数模型表示.通常可以表示为y=N(1+p)x(其中N为基础数,p为增长率,x为时间)的形式.解题时,往往用到对数运算,要注意与已知表格中给定的值对应求解.
(2)有关对数型函数的应用题,一般都会给出函数解析式,要求根据实际情况求出函数解析式中的参数,或给出具体情境,从中提炼出数据,代入解析式求值,然后根据值回答其实际意义.
(2018·湛江模拟)一个容器装有细沙a cm3,细沙从容器底下一个细微的小孔慢慢地匀速漏出,t min后剩余的细沙量为y=ae-bt(cm3),经过8 min后发现容器内还有一半的沙子,则再经过________min,容器中的沙子只有开始时的八分之一.
解析:当t=0时,y=a;
当t=8时,y=ae-8b=a,故e-8b=.
当容器中的沙子只有开始时的八分之一时,即y=ae-bt=a,e-bt==(e-8b)3=e-24b,则t=24,所以再经过16 min容器中的沙子只有开始时的八分之一.
答案:16
解决实际应用问题的四大步骤
(1)审题:弄清题意,分清条件和结论,理顺数量关系,初步选择数学模型;
(2)建模:将自然语言转化为数学语言,将文字语言转化为符号语言,利用数学知识,建立相应的数学模型;
(3)求模:求解数学模型,得出数学结论;
(4)还原:将数学问题还原为实际问题.
以上过程用框图表示如下:
“对勾”函数的性质
函数f(x)=x+(a>0).
(1)该函数在(-∞,-]和[,+∞)上单调递增,在[-,0)和(0,]上单调递减.
(2)当x>0时,x=时取最小值2;
当x<0时,x=-时取最大值-2.
易错防范
(1)易忽视实际问题的自变量的取值范围,需合理确定函数的定义域.
(2)注意问题反馈.在解决函数模型后,必须验证这个数学结果对实际问题的合理性.
1.如图,在不规则图形ABCD中,AB和CD是线段,AD和BC是圆弧,直线l⊥AB于E,当l从左至右移动(与线段AB有公共点)时,把图形ABCD分成两部分,设AE=x,左侧部分面积为y,则y关于x的大致图象为( )
解析:选D.因为左侧部分面积为y,随x的变化而变化,最初面积增加得快,后来均匀增加,最后缓慢增加,只有D选项适合.
2.在某个物理实验中,测量得变量x和变量y的几组数据,如表:
x
0.50
0.99
2.01
3.98
y
-0.99
-0.01
0.98
2.00
则对x,y最适合的拟合函数是( )
A.y=2x B.y=x2-1
C.y=2x-2 D.y=log2x
解析:选D.根据x=0.50,y=-0.99,代入计算,可以排除A;根据x=2.01,y=0.98,代入计算,可以排除B,C;将各数据代入函数y=log2x,可知满足题意.
3.利民工厂某产品的年产量在150吨至250吨之间,年生产的总成本y(万元)与年产量x(吨)之间的关系可近似地表示为y=-30x+4 000,则每吨的成本最低时的年产量为( )
A.240吨 B.200吨
C.180吨 D.160吨
解析:选B.依题意,得每吨的成本为=+-30,则≥2-30=10,
当且仅当=, 即x=200时取等号,
因此,当每吨成本最低时,年产量为200吨.
4.(2018·福建质检)当生物死亡后,其体内原有的碳14的含量大约每经过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用一般的放射性探测器探测不到,则它经过的“半衰期”个数至少是( )
A.8 B.9
C.10 D.11
解析:选C.设死亡生物体内原有的碳14含量为1,则经过n(n∈N*)个“半衰期”后的含量为,由<得n≥10.所以,若探测不到碳14含量,则至少经过了10个“半衰期”.故选C.
5.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
解析:选D.根据图象知消耗1升汽油,乙车最多行驶里程大于5千米,故选项A错;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,故选项B错;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,故选项C错;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,故选项D对.
6.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),则围成矩形的最大面积为________.(围墙厚度不计)
解析:设矩形的长为x m,宽为m,
则S=x·=(-x2+200x).
当x=100时,Smax=2 500 m2.
答案:2 500 m2
7.(2018·上海宝山区模拟)王先生购买了一部手机,欲使用中国移动“神州行”卡或加入联通的130网,经调查其收费标准见下表:(注:本地话费以分为计费单位,长途话费以秒为计费单位)
网络
月租费
本地话费
长途话费
甲:联通130
12元
0.36元/分
0.06元/秒
乙:移动“神州行”
无
0.60元/分
0.07元/秒
若王先生每月拨打本地电话的时间是拨打长途电话时间的5倍,若用联通130应最少打________秒长途电话才合算.
解析:设王先生每月拨打长途电话的时间为x分钟,所需话费为y元,若使用联通130,则所需话费y元与通话时间x分钟的函数关系式为y=12+0.36×5x+3.6x=5.4x+12;若使用移动“神州行”,则所需话费y元与通话时间x分钟的函数关系式为y=0.6×5x+4.2x=7.2x.若用联通130合算,则5.4x+12≤7.2x,解得x≥(分钟)=400(秒).
答案:400
8.一个工厂生产某种产品每年需要固定投资100万元,此外每生产1件该产品还需要增加投资1万元,年产量为x(x∈N*)件.当x≤20时,年销售总收入为(33x-x2)万元;当x>20时,年销售总收入为260万元.记该工厂生产并销售这种产品所得的年利润为y万元,则y(万元)与x(件)的函数关系式为________,该工厂的年产量为________件时,所得年利润最大(年利润=年销售总收入-年总投资).
解析:当0<x≤20时,y=(33x-x2)-x-100=-x2+32x-100;当x>20时,y=260-100-x=160-x.
故y=(x∈N*).
当0<x≤20时,y=-x2+32x-100=-(x-16)2+156,x=16时,ymax=156.而当x>20时,160-x<140,故x=16时取得最大年利润.
答案:y=(x∈N*) 16
9.A,B两城相距100 km,在两城之间距A城x(km)处建一核电站给A,B两城供电,为保证城市安全,核电站距城市距离不得小于10 km.已知供电费用等于供电距离(km)的平方与供电量(亿度)之积的0.25倍,若A城供电量为每月20亿度,B城供电量为每月10亿度.
(1)求x的取值范围;
(2)把月供电总费用y表示成x的函数;
(3)核电站建在距A城多远,才能使供电总费用y最少?
解:(1)x的取值范围为10≤x≤90.
(2)y=5x2+(100-x)2(10≤x≤90).
(3)因为y=5x2+(100-x)2=x2-500x+25 000=+,所以当x=时,ymin=
.故核电站建在距A城 km处,能使供电总费用y最少.
10.某书商为提高某套丛书的销量,准备举办一场展销会.据市场调查,当每套丛书售价定为x元时,销售量可达到(15-0.1x)万套.现出版社为配合该书商的活动,决定进行价格改革,将每套丛书的供货价格分成固定价格和浮动价格两部分,其中固定价格为30元,浮动价格(单位:元)与销售量(单位:万套)成反比,比例系数为10.假设不计其他成本,即销售每套丛书的利润=售价-供货价格.问:
(1)每套丛书售价定为100元时,书商所获得的总利润是多少万元?
(2)每套丛书售价定为多少元时,单套丛书的利润最大?解:(1)每套丛书售价定为100元时,销售量为15-0.1×100=5(万套),所以每套丛书的供货价格为30+=32(元),
故书商所获得的总利润为5×(100-32)=340(万元).
(2)每套丛书售价定为x元时,由得00,所以P=-[(150-x)+]+120,
又(150-x)+≥2=2×10=20,
当且仅当150-x=,即x=140时等号成立,
所以Pmax=-20+120=100.
故每套丛书售价定为140元时,单套丛书的利润最大,为100元.
1.已知甲、乙两种商品在过去一段时间内的价格走势如图所示.假设某商人持有资金120万元,他可以在t1至t4的任意时刻买卖这两种商品,且买卖能够立即成交(其他费用忽略不计).如果他在t4时刻卖出所有商品,那么他将获得的最大利润是( )
A.40万元 B.60万元
C.120万元 D.140万元
解析:选C.甲6元时该商人全部买入甲商品,可以买120÷6=20(万份),在t2时刻全部卖出,此时获利20×2=40(万元),乙4元时该商人买入乙商品,可以买(120+40)÷4=40(万份),
在t4时刻全部卖出,此时获利40×2=80(万元),共获利40+80=120(万元),故选C.
2.我们定义函数y=[x]([x]表示不大于x的最大整数)为“下整函数”;定义y={x}({x}表示不小于x的最小整数)为“上整函数”;例如[4.3]=4,[5]=5;{4.3}=5,{5}=5.某停车场收费标准为每小时2元,即不超过1小时(包括1小时)收费2元,超过一小时,不超过2小时(包括2小时)收费4元,以此类推.若李刚停车时间为x小时,则李刚应付费为(单位:元)( )
A.2[x+1] B.2([x]+1)
C.2{x} D.{2x}
解析:选C.如x=1时,应付费2元,
此时2[x+1]=4,2([x]+1)=4,排除A,B;当x=0.5时,付费为2元,此时{2x}=1排除D,故选C.
3.某食品的保鲜时间y(单位:小时)与储藏温度x(单位:℃)满足函数关系y=ekx+b(e=2.718…为自然对数的底数,k,b为常数).若该食品在 0 ℃的保鲜时间是192小时,在22 ℃的保鲜时间是48小时,则该食品在33 ℃的保鲜时间是________小时.
解析:由已知条件,得192=eb,
所以b=ln 192.
又因为 48=e22k+b=e22k+ln 192=192e22k=192(e11k)2,
所以e11k=()=()=.
设该食品在33 ℃的保鲜时间是t小时,则t=e33k+ln 192=192e33k=192(e11k)3=192×()3=24.
答案:24
4.某超市2017年一月份到十二月份月销售额呈现先下降后上升的趋势,现有三种函数模型.
①f(x)=p·qx(q>0,q≠1);
②f(x)=logpx+q(p>0,p≠1);
③f(x)=x2+px+q.
(1)能较准确反映超市月销售额f(x)与月份x关系的函数模型为________.
(2)若所选函数满足f(1)=10,f(3)=2,则f(x)min=________.
解析:(1)因为f(x)=pqx,f(x)=logpx+q是单调函数,f(x)=x2+px+q中,f′(x)=2x+p,令f′(x)=0,得x=-p,f(x)有一个零点,可以出现一个递增区间和一个递减区间,所以应选③f(x)=x2+px+q模拟函数.
(2)因为f(1)=10,f(3)=2,
所以
解得,p=-8,q=17,
所以f(x)=x2-8x+17=(x-4)2+1,所以f(x)min=f(4)=1.
答案:(1)③ (2)1
5.声强级Y(单位:分贝)由公式Y=10lg给出,其中I为声强(单位:W/m2).
(1)平常人交谈时的声强约为10-6W/m2,求其声强级;
(2)一般常人能听到的最低声强级是0分贝,求能听到的最低声强为多少?
(3)比较理想的睡眠环境要求声强级Y≤50分贝,已知熄灯后两位同学在宿舍说话的声强为5×10-7W/m2,问这两位同学是否会影响其他同学休息?
解:(1)当声强为10-6W/m2时,由公式Y=10lg得Y=10lg=10lg 106=60(分贝).
(2)当Y=0时,由公式Y=10lg
得10lg=0.
所以=1,即I=10-12W/m2,
则最低声强为10-12W/m2.
(3)当声强为5×10-7W/m2时,声强级Y=10lg=10lg(5×105)=50+10lg 5,
因为50+10lg 5>50,
所以这两位同学会影响其他同学休息.
6.某创业投资公司拟投资开发某种新能源产品,估计能获得投资收益的范围是[10,100](单位:万元).现准备制定一个对科研课题组的奖励方案:资金y(单位:万元)随投资收益x(单位:万元)的增加而增加且资金不超过5万元,同时资金不超过投资收益的20%.
(1)若建立函数模型y=f(x)制定奖励方案,请你根据题意,写出奖励函数模型应满足的条件;
(2)现有两个奖励函数模型:(ⅰ)y=x+1;
(ⅱ)y=log2x-2.试分析这两个函数模型是否符合公司要求.
解:(1)设奖励函数模型为y=f(x),
则该函数模型满足的条件是:
①当x∈[10,100]时,f(x)是增函数;
②当x∈[10,100]时,f(x)≤5恒成立.
③当x∈[10,100]时,f(x)≤恒成立.
(2)(a)对于函数模型(ⅰ)y=x+1,
它在[10,100]上是增函数,满足条件①;
但当x=80时,y=5,因此,当x>80时,y>5,不满足条件②;
故该函数模型不符合公司要求.
(b)对于函数模型(ⅱ)y=log2x-2,它在[10,100]上是增函数,满足条件①,
x=100时,ymax=log2100-2=2log25<5,即f(x)≤5恒成立.满足条件②,
设h(x)=log2x-2-x,则h′(x)=-,
又x∈[10,100],
所以≤≤,
所以h′(x)<-<-=0,
所以h(x)在[10,100]上是递减的,因此h(x)0,b>0时 当a=b=1时,函数化为f(x)=x+.
①定义域为(-∞,0)∪(0,+∞).②奇偶性:f(-x)=-x+=-=-f(x),函数为奇函数.之后只需讨论x>0时的情况.,③单调性:Δy=(x1x2-1),令x1=x2=x,x1x2-1=0,解得x=1,当00,b>0)①定义域为(-∞,0)∪(0,+∞).②奇偶性:f(-x)=-f(x),函数为奇函数.,③单调性:Δy=(ax1x2-b),同情况1,x=,得f(x)在上为增函数,在上为减函数.④渐近线:当x→0+时,y→-;当x→+∞时,y→-ax+.⑤图象略.⑥值域:当x=时,f(x)=-a-=-2,即为最大值-2,值域为.
当a>0,b<0时
当a=1,b=-1时,函数化为f(x)=x-.①定义域为(-∞,0)∪(0,+∞).②奇偶性:f(-x)=-=-f(x),函数为奇函数.,③单调性:Δy=(x1x2+1),得Δy>0,f(x)为增函数.④渐近线:当x→0+时,y→-;当x→+∞时y→x+.⑤作出函数图象,如图3.⑥值域为(-∞,+∞).
改函数为f(x)=ax-(此时b>0).①定义域为(-∞,0)∪(0,+∞).②奇偶性:f(-x)=-=-f(x),函数为奇函数.,③单调性:Δy=(ax1x2+b),得Δy>0,f
(x)为增函数.④渐近线:当x→0+时,y→-;当x→+∞时,y→ax+.⑤图象略.⑥值域为(-∞,+∞).
当a<0,b>0时此情况与情况3基本相同,作出函数图象,如图4.设函数为
f(x)=-ax+(此时a>0).①定义域为(-∞,0)∪(0,+∞).②奇偶性:f(-x)=-f(x),函数为奇函数.③单调性:Δy=·(ax1x2+b)(x>0),得Δy<0,f(x)为减函数.④渐近线:当x→0+时,y→;当x→+∞时,y→-ax+.⑤图象略.⑥值域为.
1.如图,在不规则图形ABCD中,AB和CD是线段,AD和BC是圆弧,直线l⊥AB于E,当l从左至右移动(与线段AB有公共点)时,把图形ABCD分成两部分,设AE=x,左侧部分面积为y,则y关于x的大致图象为( )
解析:选D.因为左侧部分面积为y,随x的变化而变化,最初面积增加得快,后来均匀增加,最后缓慢增加,只有D选项适合.
2.在某个物理实验中,测量得变量x和变量y的几组数据,如表:
x
0.50
0.99
2.01
3.98
y
-0.99
-0.01
0.98
2.00
则对x,y最适合的拟合函数是( )
A.y=2x B.y=x2-1
C.y=2x-2 D.y=log2x
解析:选D.根据x=0.50,y=-0.99,代入计算,可以排除A;根据x=2.01,y=0.98,代入计算,可以排除B,C;将各数据代入函数y=log2x,可知满足题意.
3.利民工厂某产品的年产量在150吨至250吨之间,年生产的总成本y(万元)与年产量x(吨)之间的关系可近似地表示为y=-30x+4 000,则每吨的成本最低时的年产量为( )
A.240吨 B.200吨
C.180吨 D.160吨
解析:选B.依题意,得每吨的成本为=+-30,则≥2-30=10,
当且仅当=, 即x=200时取等号,
因此,当每吨成本最低时,年产量为200吨.
4.(2018·福建质检)当生物死亡后,其体内原有的碳14的含量大约每经过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用一般的放射性探测器探测不到,则它经过的“半衰期”个数至少是( )
A.8 B.9
C.10 D.11
解析:选C.设死亡生物体内原有的碳14含量为1,则经过n(n∈N*)个“半衰期”
后的含量为,由<得n≥10.所以,若探测不到碳14含量,则至少经过了10个“半衰期”.故选C.
5.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
解析:选D.根据图象知消耗1升汽油,乙车最多行驶里程大于5千米,故选项A错;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,故选项B错;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,故选项C错;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,故选项D对.
6.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),则围成矩形的最大面积为________.(围墙厚度不计)
解析:设矩形的长为x m,宽为m,
则S=x·=(-x2+200x).
当x=100时,Smax=2 500 m2.
答案:2 500 m2
7.(2018·上海宝山区模拟)王先生购买了一部手机,欲使用中国移动“神州行”卡或加入联通的130网,经调查其收费标准见下表:(注:本地话费以分为计费单位,长途话费以秒为计费单位)
网络
月租费
本地话费
长途话费
甲:联通130
12元
0.36元/分
0.06元/秒
乙:移动“神州行”
无
0.60元/分
0.07元/秒
若王先生每月拨打本地电话的时间是拨打长途电话时间的5倍,若用联通130应最少打________秒长途电话才合算.
解析:设王先生每月拨打长途电话的时间为x分钟,所需话费为y元,若使用联通130,则所需话费y元与通话时间x分钟的函数关系式为y=12+0.36×5x+3.6x=5.4x+12;若使用移动“神州行”,则所需话费y元与通话时间x分钟的函数关系式为y=0.6×5x+4.2x=7.2x.若用联通130合算,则5.4x+12≤7.2x,解得x≥(分钟)=400(秒).
答案:400
8.一个工厂生产某种产品每年需要固定投资100万元,此外每生产1件该产品还需要增加投资1万元,年产量为x(x∈N*)件.当x≤20时,年销售总收入为(33x-x2)万元;当x>20时,年销售总收入为260万元.记该工厂生产并销售这种产品所得的年利润为y万元,则y(万元)与x(件)的函数关系式为________,该工厂的年产量为________件时,所得年利润最大(年利润=年销售总收入-年总投资).
解析:当0<x≤20时,y=(33x-x2)-x-100=-x2+32x-100;当x>20时,y=260-100-x=160-x.
故y=(x∈N*).
当0<x≤20时,y=-x2+32x-100=-(x-16)2+156,x=16时,ymax=156.而当x>20时,160-x<140,故x=16时取得最大年利润.
答案:y=(x∈N*) 16
9.A,B两城相距100 km,在两城之间距A城x(km)处建一核电站给A,B两城供电,为保证城市安全,核电站距城市距离不得小于10 km.已知供电费用等于供电距离(km)的平方与供电量(亿度)之积的0.25倍,若A城供电量为每月20亿度,B城供电量为每月10亿度.
(1)求x的取值范围;
(2)把月供电总费用y表示成x的函数;
(3)核电站建在距A城多远,才能使供电总费用y最少?
解:(1)x的取值范围为10≤x≤90.
(2)y=5x2+(100-x)2(10≤x≤90).
(3)因为y=5x2+(100-x)2=x2-500x+25 000=+,所以当x=时,ymin=
.故核电站建在距A城 km处,能使供电总费用y最少.
10.某书商为提高某套丛书的销量,准备举办一场展销会.据市场调查,当每套丛书售价定为x元时,销售量可达到(15-0.1x)万套.现出版社为配合该书商的活动,决定进行价格改革,将每套丛书的供货价格分成固定价格和浮动价格两部分,其中固定价格为30元,浮动价格(单位:元)与销售量(单位:万套)成反比,比例系数为10.假设不计其他成本,即销售每套丛书的利润=售价-供货价格.问:
(1)每套丛书售价定为100元时,书商所获得的总利润是多少万元?
(2)每套丛书售价定为多少元时,单套丛书的利润最大?解:(1)每套丛书售价定为100元时,销售量为15-0.1×100=5(万套),所以每套丛书的供货价格为30+=32(元),
故书商所获得的总利润为5×(100-32)=340(万元).
(2)每套丛书售价定为x元时,由得00,所以P=-[(150-x)+]+120,
又(150-x)+≥2=2×10=20,
当且仅当150-x=,即x=140时等号成立,
所以Pmax=-20+120=100.
故每套丛书售价定为140元时,单套丛书的利润最大,为100元.
1.已知甲、乙两种商品在过去一段时间内的价格走势如图所示.假设某商人持有资金120万元,他可以在t1至t4的任意时刻买卖这两种商品,且买卖能够立即成交(其他费用忽略不计).如果他在t4时刻卖出所有商品,那么他将获得的最大利润是( )
A.40万元 B.60万元
C.120万元 D.140万元
解析:选C.甲6元时该商人全部买入甲商品,可以买120÷6=20(万份),在t2时刻全部卖出,此时获利20×2=40(万元),乙4元时该商人买入乙商品,可以买(120+40)÷4=40(万份),
在t4时刻全部卖出,此时获利40×2=80(万元),共获利40+80=120(万元),故选C.
2.我们定义函数y=[x]([x]表示不大于x的最大整数)为“下整函数”;定义y={x}({x}表示不小于x的最小整数)为“上整函数”;例如[4.3]=4,[5]=5;{4.3}=5,{5}=5.某停车场收费标准为每小时2元,即不超过1小时(包括1小时)收费2元,超过一小时,不超过2小时(包括2小时)收费4元,以此类推.若李刚停车时间为x小时,则李刚应付费为(单位:元)( )
A.2[x+1] B.2([x]+1)
C.2{x} D.{2x}
解析:选C.如x=1时,应付费2元,
此时2[x+1]=4,2([x]+1)=4,排除A,B;当x=0.5时,付费为2元,此时{2x}=1排除D,故选C.
3.某食品的保鲜时间y(单位:小时)与储藏温度x(单位:℃)满足函数关系y=ekx+b(e=2.718…为自然对数的底数,k,b为常数).若该食品在 0 ℃的保鲜时间是192小时,在22 ℃的保鲜时间是48小时,则该食品在33 ℃的保鲜时间是________小时.
解析:由已知条件,得192=eb,
所以b=ln 192.
又因为 48=e22k+b=e22k+ln 192=192e22k=192(e11k)2,
所以e11k=()=()=.
设该食品在33 ℃的保鲜时间是t小时,则t=e33k+ln 192=192e33k=192(e11k)3=192×()3=24.
答案:24
4.某超市2017年一月份到十二月份月销售额呈现先下降后上升的趋势,现有三种函数模型.
①f(x)=p·qx(q>0,q≠1);
②f(x)=logpx+q(p>0,p≠1);
③f(x)=x2+px+q.
(1)能较准确反映超市月销售额f(x)与月份x关系的函数模型为________.
(2)若所选函数满足f(1)=10,f(3)=2,则f(x)min=________.
解析:(1)因为f(x)=pqx,f(x)=logpx+q是单调函数,f(x)=x2+px+q中,f′(x)=2x+p,令f′(x)=0,得x=-p,f(x)有一个零点,可以出现一个递增区间和一个递减区间,所以应选③f(x)=x2+px+q模拟函数.
(2)因为f(1)=10,f(3)=2,
所以
解得,p=-8,q=17,
所以f(x)=x2-8x+17=(x-4)2+1,所以f(x)min=f(4)=1.
答案:(1)③ (2)1
5.声强级Y(单位:分贝)由公式Y=10lg给出,其中I为声强(单位:W/m2).
(1)平常人交谈时的声强约为10-6W/m2,求其声强级;
(2)一般常人能听到的最低声强级是0分贝,求能听到的最低声强为多少?
(3)比较理想的睡眠环境要求声强级Y≤50分贝,已知熄灯后两位同学在宿舍说话的声强为5×10-7W/m2,问这两位同学是否会影响其他同学休息?
解:(1)当声强为10-6W/m2时,由公式Y=10lg得Y=10lg=10lg 106=60(分贝).
(2)当Y=0时,由公式Y=10lg
得10lg=0.
所以=1,即I=10-12W/m2,
则最低声强为10-12W/m2.
(3)当声强为5×10-7W/m2时,声强级Y=10lg=10lg(5×105)=50+10lg 5,
因为50+10lg 5>50,
所以这两位同学会影响其他同学休息.
6.某创业投资公司拟投资开发某种新能源产品,估计能获得投资收益的范围是[10,100](单位:万元).现准备制定一个对科研课题组的奖励方案:资金y(单位:万元)随投资收益x(单位:万元)的增加而增加且资金不超过5万元,同时资金不超过投资收益的20%.
(1)若建立函数模型y=f(x)制定奖励方案,请你根据题意,写出奖励函数模型应满足的条件;
(2)现有两个奖励函数模型:(ⅰ)y=x+1;
(ⅱ)y=log2x-2.试分析这两个函数模型是否符合公司要求.
解:(1)设奖励函数模型为y=f(x),
则该函数模型满足的条件是:
①当x∈[10,100]时,f(x)是增函数;
②当x∈[10,100]时,f(x)≤5恒成立.
③当x∈[10,100]时,f(x)≤恒成立.
(2)(a)对于函数模型(ⅰ)y=x+1,
它在[10,100]上是增函数,满足条件①;
但当x=80时,y=5,因此,当x>80时,y>5,不满足条件②;
故该函数模型不符合公司要求.
(b)对于函数模型(ⅱ)y=log2x-2,它在[10,100]上是增函数,满足条件①,
x=100时,ymax=log2100-2=2log25<5,即f(x)≤5恒成立.满足条件②,
设h(x)=log2x-2-x,则h′(x)=-,
又x∈[10,100],
所以≤≤,
所以h′(x)<-<-=0,
所以h(x)在[10,100]上是递减的,因此h(x)0,b>0时
当a=b=1时,函数化为f(x)=x+.
①定义域为(-∞,0)∪(0,+∞).②奇偶性:f(-x)=-x+=-=-f(x),函数为奇函数.之后只需讨论x>0时的情况.,③单调性:Δy=(x1x2-1),令x1=x2=x,x1x2-1=0,解得x=1,当00,b>0)①定义域为(-∞,0)∪(0,+∞).②奇偶性:f(-x)=-f(x),函数为奇函数.,③单调性:Δy=(ax1x2-b),同情况1,x=,得f(x)在上为增函数,在上为减函数.④渐近线:当x→0+时,y→-;当x→+∞时,y→-ax+.⑤图象略.⑥值域:当x=时,f(x)=-a-=-2,即为最大值-2,值域为.
当a>0,b<0时
当a=1,b=-1时,函数化为f(x)=x-.①定义域为(-∞,0)∪(0,+∞).②奇偶性:f(-x)=-=-f(x),函数为奇函数.,③单调性:Δy=(x1x2+1),得Δy>0,f(x)为增函数.④渐近线:当x→0+时,y→-;当x→+∞时y→x+.⑤作出函数图象,如图3.⑥值域为(-∞,+∞).
改函数为f(x)=ax-(此时b>0).①定义域为(-∞,0)∪(0,+∞).②奇偶性:f(-x)=-=-f(x),函数为奇函数.,③单调性:Δy=(ax1x2+b),得Δy>0,f
(x)为增函数.④渐近线:当x→0+时,y→-;当x→+∞时,y→ax+.⑤图象略.⑥值域为(-∞,+∞).
当a<0,b>0时
此情况与情况3基本相同,作出函数图象,如图4.设函数为
f(x)=-ax+(此时a>0).①定义域为(-∞,0)∪(0,+∞).②奇偶性:f(-x)=-f(x),函数为奇函数.③单调性:Δy=·(ax1x2+b)(x>0),得Δy<0,f(x)为减函数.④渐近线:当x→0+时,y→;当x→+∞时,y→-ax+.⑤图象略.⑥值域为.