高中数学 情境互动课型 第三章 函数的应用 3.2.1 几类不同增长的函数模型课件 新人教版必修1.ppt

3 2函数模型及其应用3 2 1几类不同增长的函数模型 1859年 当澳大利亚的一个农夫为了打猎而从外国弄来几只兔子后 一场可怕的生态灾难爆发了 兔子是出了名的快速繁殖者 在澳大利亚它没有天敌 数量不断翻番 兔子每年能生产4到6次 一窝6 10只 1950年 澳大利亚的兔子的数量从最初的五只增加到了五亿只 这个国家绝大部分地区的庄稼或草地都遭到了极大损失 绝望之中 人们从巴西引入了多发黏液瘤病 以对付迅速繁殖的兔子 整个20世纪中期 澳大利亚的灭兔行动从未停止过 这种现象能否用我们所学的数学知识来解释呢 请进入本节的学习 1 利用函数图象及数据表格 比较指数函数 对数函数及幂函数的增长差异 重点 2 结合实例体会直线上升 指数爆炸 对数增长等不同增长的函数模型的意义 3 会分析具体的实际问题 能够建立数学模型解决实际问题 难点 4 体会数学在实际问题中的应用价值 例1假设你有一笔资金用于投资 现在有三种投资方案供你选择 这三种方案的回报如下 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 请问 你会选择哪种投资方案 方案三可以用函数进行描述 设第x天所得回报是y元 则方案一可以用函数进行描述 思路分析 2 如何建立日回报效益与天数的函数模型 1 依据什么标准来选取投资方案 日回报效益 还是累计回报效益 方案二可以用函数进行描述 注意x与y的意义 3 三个函数模型的增减性如何 4 要对三种方案作出选择 就要对它们的增长情况进行分析 如何分析 根据函数性质判断 三种方案所得回报的增长情况如表和图 2 y 40 20 40 60 80 100 120 o 4 6 8 10 12 y x y 10 x y 0 4 2x 1 函数图象是分析问题的好帮手 读图和用图 可以看到 尽管方案一 方案二在第1天所得回报分别是方案三的100倍和25倍 但它们的增长量固定不变 而方案三是 指数增长 其 增长量 是成倍增加的 从第7天开始 方案三比其他两个方案增长得快得多 这种增长速度是方案一 方案二所无法企及的 由表和图可知 方案一的函数是常数函数 方案二 方案三的函数都是增函数 但二者增长情况很不相同 从每天所得回报看 在第1 3天 方案一最多 在第4天 方案一和方案二一样多 方案三最少 在第5 8天 方案二最多 第9天开始 方案三比其他两个方案所得回报多得多 到第30天 所得回报已超过2亿元 下面再看累计的回报数 结论 投资1 6天 应选择方案一 投资7天 应选择方案一或方案二 投资8 10天 应选择方案二 投资11天 含11天 以上 应选择方案三 天数 回报 元 方案 一 二 三 40 1234567891011 80120160200240280320360400440 103060100150210280360450550660 0 41 22 8612 425 250 8102204 4409 2818 8 一家庭 父亲 母亲和孩子们 去某地旅游 甲旅行社说 如果父亲买全票一张 其余人可享受半票优惠 乙旅行社说 家庭旅行为集体票 按原价优惠 这两家旅行社的原价是一样的 试就家庭里不同的孩子数 分别建立表达式 计算两家旅行社的收费情况 并讨论哪家旅行社更优惠 变式练习 解 设家庭中孩子数为x x 1 x n 旅游社收费为y 旅游原价为a 甲旅行社收费 乙旅行社收费 当x 1时 两家旅行社收费相等 当x 1时 甲旅行社更优惠 例2 某公司为了实现1000万元利润的目标 准备制定一个激励销售人员的奖励方案 在销售利润达到10万元时 按销售利润进行奖励 且奖金y 单位 万元 随销售利润x 单位 万元 的增加而增加 但奖金总数不超过5万元 同时奖金不超过利润的25 现有三个奖励模型 y 0 25x y log7x 1 y 1 002x 其中哪个模型能符合公司的要求 某个奖励模型符合公司要求 就是依据这个模型进行奖励时 奖金总数不超过5万元 同时奖金不超过利润的25 由于公司总的利润目标为1000万元 所以人员销售利润一般不会超过公司总的利润 于是 只需在区间 10 1000 上 检验三个模型是否符合公司要求即可 两个要求 解题关键 1 确定x的取值范围 即函数的定义域 2 通过图象说明选用哪个函数模型 为什么 的图象 解 借助计算器或计算机作出函数 思考 8 1 2 3 4 5 6 7 200 400 600 800 1000 y 0 25x y log7x 1 y 1 002x o y 5 y x 观察图象发现 在区间 10 1000 上 模型y 0 25x y 1 002x的图象都有一部分在直线y 5的上方 只有模型y log7x 1的图象始终在y 5的下方 这说明只有按模型y log7x 1进行奖励时才符合公司的要求 下面通过计算确认上述判断 首先计算哪个模型的奖金总数不超过5万元 对于模型y 0 25x 它在区间 10 1000 上递增 而且当x 20时 y 5 因此 当x 20时 y 5 所以该模型不符合要求 对于模型y 1 002x 由函数图象 并利用计算器 可知在区间 805 806 内有一个点x0满足由于它在区间 10 1000 上递增 因此当x x0时 y 5 所以该模型也不符合要求 对于模型y log7x 1 它在区间 10 1000 上递增 而且当x 1000时 y log71000 1 4 55 5 所以它符合奖金总数不超过5万元的要求 计算按模型y log7x 1奖励时 奖金是否不超过利润的25 即当x 10 1000 时 是否有成立 如何判断该式是否成立 令 综上所述 模型确实能符合公司要求 时 所以 当 说明按模型 奖励 奖金不会超过利润的25 利用计算器或计算机作出函数f x 的图象 由图象可知它是递减的 因此 即 构造函数 变式练习 关于x呈指数函数变化的变量是 y2 解题关键 探究 指数函数 幂函数 对数函数增长的差异比较 1 列表并在同一坐标系中画出下面这三个函数的图象 a 2 2 结合函数的图象找出其交点坐标 从图象看出y log2x的图象与另外两函数的图象没有交点 且总在另外两函数图象的下方 y x2的图象与y 2x的图象有两个交点 2 4 和 4 16 a b y 2x x y o 1 1 2 16 23 4 3 4 y x2 y log2x 差异明显 3 根据图象 分别写出使不等式log2x 2x x2和log2x x2 2x成立的自变量x的取值范围 使不等式log2x 2x x2的x的取值范围是 2 4 使不等式log2x x2 2x的x取值范围是 0 2 4 6400 4900 3600 1 21 1024 1 18 1021 1 15 1018 80 70 60 2500 1600 900 400 100 0 y x2 1 13 1015 1 10 1012 1 07 109 1 05 106 1024 1 y 2x 50 40 30 20 10 0 x 结合上述探究 你有什么收获 分别就指数函数和幂函数 对数函数与幂函数作出比较 指数函数和幂函数举例 y x2 y 2x x x o 50 100 y 1 10 1012 1 13 1015 y 2x 图象为 上升快慢明显不同 一般地 对于指数函数y ax a 1 和幂函数y xn n 0 在区间 0 上 无论n比a大多少 尽管在x的一定变化范围内 ax会小于xn 但由于ax的增长快于xn的增长 因此总存在一个x0 当x x0时 就会有ax xn 指数函数与幂函数的比较 对于对数函数y logax a 1 和幂函数y xn n 0 在区间 0 上 随着x的增大 logax增长得越来越慢 图象就像是渐渐地与x轴平行一样 尽管在x的一定变化范围内 logax可能会大于xn 但由于logax的增长慢于xn的增长 因此总存在一个x0 当x x0时 就会有logax xn 对数函数与幂函数的比较 1 在区间 0 上 y ax a 1 y logax a 1 和y xn n 0 都是增函数 因此总会存在一个x0 当x x0时 就有logax xn ax 2 随着x的增大 y ax a 1 的增长速度越来越快 会远远大于y xn n 0 的增长速度 3 随着x的增大 y logax a 1 的增长速度越来越慢 会远远小于y xn n 0 的增长速度 提升总结 解题关键 d b 解题关键 3 某种计算机病毒是通过电子邮件进行传播的 如果某台计算机感染上这种病毒 那么下轮病毒发作时 这台计算机都可能感染没被感染的20台计算机 现在10台计算机在第1轮病毒发作时被感染 问在第5轮病毒发作时可能有 台计算机被感染 解析 10 204 1600000 1600000 4 银行的定期存款中 存期为1年 2年 3年 5年的年利率分别为2 25 2 43 2 70 2 88 现将1000元人民币存入银行 求 应怎样存取以使5年后得到的本金和利息总和最大 解 存5年共有6种存款方式 1 一次性存入5年 本金和利息的总和为1000 5 1000 2 88 1144 元 2 存一个三年 再存一个两年 1000 3 1000 2 70 1 2 2 43 1133 54 元 3 存一个三年 再存两个一年1000 1 3 2 70 1 2 25 2 1130 19 元 4 存两个两年 再存一个一年1000 1 2 2 43 2 1 2 25 11