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函数里的重要模型 5道题并解答(打印版)

2026 08 06 23:17:05

这里为您精心挑选了5道涵盖不同重要函数模型的典型题目,并附上详细的解答和思路分析。

1 ,分段函数模型

特点:在不同定义域区间内,用不同的解析式来表示函数关系。常用于描述阶梯电价、税费、出租车计费等现实问题。

题目1:

某市出租车收费标准为:

起步价10元(里程3公里及以内);

超过3公里后,每公里2元;

超过10公里后,每公里加收50%的空驶费(即每公里3元)。

试建立车费y(元)与行驶里程x(公里)之间的函数关系式。

解答:

这是一个典型的分段函数问题,我们需要根据里程x的不同范围,分别列出函数式。

1 当0<x≤3时:

行驶里程在起步价范围内,所以y=10。

2 当3<x≤10时:

超过3公里的部分为(x-3)公里,按每公里2元收费。

所以y=10+2(x-3),化简得y=2x+4。

3 当x>10时:

前10公里的费用为:10+2(10-3)=24元。

超过10公里的部分为(x-10)公里,按每公里3元收费。

所以y=24+3(x-10),化简得y=3x-6。

综上,函数关系式为:

y=10(当0<x≤3时)

y=2x+4(当3<x≤10时)

y=3x-6(当x>10时)

模型总结:解决分段函数问题的关键是找准"分界点",并确保每个区间内的解析式正确无误。

2 ,二次函数与最值模型

特点:通过建立二次函数模型,利用其图像(抛物线)的顶点来求解最大值或最小值问题。常用于利润最大化、面积最大化等场景。

题目2:

某商店销售一种商品,每件进价为40元。经市场调查发现,若每件售价50元,每天可销售100件;售价每提高1元,每天销售量减少5件。问每件售价定为多少元时,才能使每天获得的利润最大?最大利润是多少?

解答:

1 设变量:设每件售价为x元(x>50),每天利润为y元。

2 建立函数模型:

单件利润为:(x-40)元。

相对于50元的售价,提价了(x-50)元,因此销售量减少5(x-50)件。

实际销售量为:100-5(x-50)=100-5x+250=350-5x。

总利润=单件利润×销售量:

y=(x-40)(350-5x)

3 化简求最值:

y=-5x²+550x-14000

这是一个开口向下(a=-5<0)的二次函数,在顶点处取得最大值。

顶点横坐标x=-550/(2×(-5))=55。

4 求解答案:

将x=55代入函数式或销售量表达式:

销售量:350-5×55=75件。

最大利润y=(55-40)×75=15×75=1125元。

答:每件售价定为55元时,利润最大,最大利润为1125元。

模型总结:"利润最大"、"面积最大"等问题,首先应列出二次函数解析式,然后通过配方法或顶点坐标公式找到最大值。

3, 指数函数模型

特点:描述"增长率为常数"的爆炸性增长或衰减过程。典型例子有人口增长、细胞分裂、放射性物质衰变、复利计息等。

题目3:

某种细菌在培养过程中,每20分钟分裂一次(一个分裂成两个)。经过3小时后,这种细菌可以由1个分裂成多少个?

解答:

1 分析规律:这是一个典型的指数增长问题。

初始数量:1。

分裂周期:20分钟。

增长率:每个周期后数量变为原来的2倍。

2 建立函数模型:

设经过t分钟后细菌数量为y,则函数关系为:

y=1×2的(t/20)次方

3 代入计算:

3小时=180分钟。

将t=180代入模型:

y=1×2的(180/20)次方=2的9次方=512

答:经过3小时后,细菌可以由1个分裂成512个。

模型总结:指数函数模型的关键是找到初始值、增长率(或衰减率)和周期。其通用形式为y=初始值×(1+增长率)的t次方或y=初始值×a的kt次方。

4 ,对数函数模型

特点:指数函数的反函数。常用于解决"需要多长时间才能达到某个水平"的问题,或者衡量像地震强度、声音分贝这类范围极大的物理量。

题目4:

地震的里氏震级M与地震释放的能量E(单位:焦耳)之间满足关系:M=(2/3)lgE-4.8。问:2008年汶川地震(里氏8.0级)释放的能量大约是2013年芦山地震(里氏7.0级)的多少倍?(已知lg2≈0.3)

解答:

1 表示能量:将关系式M=(2/3)lgE-4.8变形,用震级M表示能量E。

(2/3)lgE=M+4.8

lgE=(3/2)(M+4.8)

E=10的[(3/2)(M+4.8)]次方

2 计算能量比:

设汶川地震能量为E1,芦山地震能量为E2。

E1/E2=10的[(3/2)(8.0+4.8)]次方/10的[(3/2)(7.0+4.8)]次方=10的[(3/2)×1]次方=10的1.5次方

3 化简求值:

10的1.5次方=10的1次方×10的0.5次方=10×√10

已知lg2≈0.3,所以10的0.3次方≈2,那么10的0.5次方=√10≈3.16。我们可以直接计算:

10的1.5次方=10×3.162≈31.62

答:汶川地震释放的能量大约是芦山地震的10√10≈32倍。

模型总结:对数模型将巨大的乘除关系转化为加减关系,极大地简化了计算。处理这类问题时,熟练运用对数的运算法则是关键。

5 ,函数与方程、不等式综合模型

特点:利用函数的图像和性质(如零点、单调性)来求解方程的解或不等式的解集。体现了"函数"统领"方程"和"不等式"的数学思想。

题目5:

已知函数f(x)=x²-4x+3。

(1)求方程f(x)=0的根。

(2)求不等式f(x)>0的解集。

解答:

1 解方程f(x)=0:

x²-4x+3=0

因式分解得:

(x-1)(x-3)=0

所以方程的根为x=1,x=3。从函数角度看,这就是函数f(x)的零点,即图像与x轴的交点。

2 解不等式f(x)>0:

不等式x²-4x+3>0即(x-1)(x-3)>0。

由于二次函数f(x)的图像是一条开口向上的抛物线,且与x轴交于x=1和x=3。

根据"开口向上,大于0取两边"的口诀,不等式的解集是x轴上方部分对应的区间。

所以解集为{x|x<1或x>3}。

答:

(1)方程的根为x=1和x=3。

(2)不等式的解集为(-∞,1)∪(3,+∞)。

模型总结:"二次方程"的根决定了"二次函数"与x轴的交点,而这两个交点又将x轴分成几个区间,决定了"二次不等式"的解集。三者是一个统一的整体。

希望这5道题目的详细解答能帮助您更好地理解函数中的核心模型。掌握这些模型,不仅能提升数学成绩,更能锻炼用数学眼光分析和解决实际问题的能力。

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