第7讲 函数模型及其应用

普通高中课程标准实验教科书—数学[人教版]
高三新数学第一轮复习教案（讲座7）—函数模型及其应用
一．课标要求：
1．利用计算工具，比较指数函数、对数函数以及幂函数增长差异；结合实例体会直线上升、指数爆炸、对数增长等不同函数类型增长的含义；
2．收集一些社会生活中普遍使用的函数模型（指数函数、对数函数、幂函数、分段函数等）的实例，了解函数模型的广泛应用。

二．命题走向
函数应用问题是高考的热点，高考对应用题的考察即考小题又考大题，而且分值呈上升的趋势。

高考中重视对环境保护及数学课外的的综合性应用题等的考察。

出于“立意”和创设情景的需要，函数试题设置问题的角度和方式也不断创新，重视函数思想的考察，加大函数应用题、探索题、开放题和信息题的考察力度，从而使高考考题显得新颖、生动和灵活。

预测2007年的高考，将再现其独特的考察作用，而函数类应用题，是考察的重点，因而要认真准备应用题型、探索型和综合题型，加大训练力度，重视关于函数的数学建模问题，学会用数学和方法寻求规律找出解题策略。

（1）题型多以大题出现，以实际问题为背景，通过解决数学问题的过程，解释问题；
（2）题目涉及的函数多以基本初等函数为载体，通过它们的性质（单调性、极值和最值等）来解释生活现象，主要涉计经济、环保、能源、健康等社会现象。

三．要点精讲
1．解决实际问题的解题过程
（1）对实际问题进行抽象概括：研究实际问题中量与量之间的关系，确定变量之间
的主、被动关系，并用x、y分别表示问题中的变量；
（2）建立函数模型：将变量y表示为x的函数，在中学数学内，我们建立的函数模型一般都是函数的解析式；
（3）求解函数模型：根据实际问题所需要解决的目标及函数式的结构特点正确选择
函数知识求得函数模型的解，并还原为实际问题的解.
这些步骤用框图表示：
2．解决函数应用问题应着重培养下面一些能力：
（1）阅读理解、整理数据的能力：通过分析、画图、列表、归类等方法，快速弄清数据之间的关系，数据的单位等等；
（2）建立函数模型的能力：关键是正确选择自变量将问题的目标表示为这个变量的函数，建立函数的模型的过程主要是抓住某些量之间的相等关系列出函数式，注意不要忘记考察函数的定义域；
（3）求解函数模型的能力：主要是研究函数的单调性，求函数的值域、最大（小）值，计算函数的特殊值等，注意发挥函数图象的作用。

四．典例解析
题型1：正比例、反比例和一次函数型
例1．某地区1995年底沙漠面积为95万公顷，为了解该地区沙漠面积的变化情况，进行了连续5年的观测，并将每年年底的观测结果记录如下表。

根据此表所给的信息进行预测：（1）如果不采取任何措施，那么到2010年底，该地区的沙漠面积将大约变为多少万公顷；（2）如果从2000年底后采取植树造林等措施，每年改造0.6万公顷沙漠，那么到哪一年年底该地区沙漠面积减少到90万公顷？
解析：（1）由表观察知，沙漠面积增加数y与年份数x之间的关系图象近似地为一次函数y=k x+b的图象。

将x=1，y=0.2与x=2，y=0.4，代入y=k x+b，
求得k=0.2，b=0，
所以y=0.2x（x∈N）。

因为原有沙漠面积为95万公顷，则到2010年底沙漠面积大约为
95+0.5×15=98（万公顷）。

（2）设从1996年算起，第x年年底该地区沙漠面积能减少到90万公顷，由题意得95+0.2x－0.6(x－5)=90，
解得x=20（年）。

故到2015年年底，该地区沙漠面积减少到90万公顷。

点评：初中我们学习过的正比例、反比例和一元一次函数的定义和基本性质，我们要牢固掌握。

特别是题目中出现的“成正比例”、“成反比例”等条件要应用好。

例2．（2006安徽理21）（已知函数()f x 在R 上有定义，对任何实数0a >和任何实数x ，都有()()f ax af x =
（Ⅰ）证明()00f =；
（Ⅱ）证明(),0
,0
kx x f x hx x ≥⎧=⎨<⎩ 其中k 和h 均为常数；
证明（Ⅰ）令0x =，则()()00f af =，∵0a >，∴()00f =。

（Ⅱ）①令x a =，∵0a >，∴0x >，则()()2f x xf x =。

假设0x ≥时，()f x kx =()k R ∈，则()22f x kx =，而()2
xf x x kx kx =⋅=，∴
()()2
f
x xf x =，即()f x kx =成立。

②令x a =-，∵0a >，∴0x <，()()2f x xf x -=- 假设0x <时，()f x hx =()h R ∈，则()22f x hx -=-，而
()2
xf x x hx hx -=-⋅=-，∴()()2f x xf x -=-，即()f x hx =成立。

∴
(),0
,0
kx x f
x hx x ≥⎧=
⎨
<⎩成立。

点评：该题应用了正比例函数的数字特征，从而使问题得到简化。

而不是一味的向函数求值方面靠拢。

题型2：二次函数型
例3．一辆中型客车的营运总利润y （单位：万元）与营运年数x （x ∈N ）的变化关系如表所示，则客车的运输年数为（）时该客车的年平均利润最大。

（A ）4 （B ）5 （C ）6 （D ）7
解析：表中已给出了二次函数模型c bx ax
y ++=2
，
由表中数据知，二次函数的图象上存在三点（4，7），（6，11），（8，7），则
⎪⎩⎪⎨⎧+⋅+⋅=+⋅+⋅=+⋅+⋅=.887,6611,44722
2c b a c b a c b a 。

解得a =－1，b =12，c =-25， 即25122
-+-=x x y 。

而取“=”的条件为
x x 25=
，
即x =5，故选（B ）。

点评：一元二次函数是高中数学函数中最重要的一个模型，解决此类问题要充分利用二次函数的结论和性质，解决好实际问题。

例4．行驶中的汽车，在刹车后由于惯性的作用，要继续向前滑行一段距离后才会停下，这段距离叫刹车距离。

为测定某种型号汽车的刹车性能，对这种型号的汽车在国道公路上进行测试，测试所得数据如下表。

在一次由这种型号的汽车发生的交通事故中，测得刹车距离为15.13m ，问汽车在刹车时的速度是多少？
解析：所求问题就变为根据上表数据，建立描述v 与s 之间关系的数学模型的问题。

此模型不能由表格中的数据直接看出，因此，以刹车时车速v 为横轴，以刹车距离s 为纵轴建立直角坐标系。

根据表中的数据作散点图，可看出应选择二次函数作拟合函数。

假设变量v 与s 之间有如下关系式：c bv av s ++=2
，因为车速为0时，刹车距离也为0，所以二次曲线的图象应通过原点（0，0）。

再在散点图中任意选取两点A （30，7.30），B （80，44.40）代入，解出a 、b 、c 于是
v v s 0563.00062.02
+=。

（代入其他数据有偏差是许可的）
将s=15.13代入得
v v 0563.00062.013.152
+=，
解得v ≈45.07。

所以，汽车在刹车时的速度是45.07km/h 。

例5．（2003北京春，理、文21）某租赁公司拥有汽车100辆.当每辆车的月租金为3000元时，可全部租出.当每辆车的月租金每增加50元时，未租出的车将会增加一辆.租出的车每辆每月需要维护费150元，未租出的车每辆每月需要维护费50元.
（1）当每辆车的月租金定为3600元时，能租出多少辆车？
（2）当每辆车的月租金定为多少元时，租赁公司的月收益最大？最大月收益是多少？
解：（1）当每辆车的月租金定为3600元时，未租出的车辆数为：50
3000
3600- =12，
所以这时租出了88辆车.
（2）设每辆车的月租金定为x 元，则租赁公司的月收益为：f （x ）=（100－
50
3000-x ）
（x －150）－
50
3000-x ×50，整理得：f （x ）=－
50
2
x
+162x －21000=－
50
1（x －4050）
2
+307050.所以，当x =4050时，f （x ）最大，其最大值为f （4050）=307050.即当每辆车的月租金定为4050元时，租赁公司的月收益最大，最大收益为307050元.
点评：本题贴近生活。

要求考生读懂题目，迅速准确建立数学模型，把实际问题转化为数学问题并加以解决。

题型3：分段函数型
例6．某集团公司在2000年斥巨资分三期兴建垃圾资源化处理工厂，如下表：
如果每期的投次从第二年开始见效，且不考虑存贷款利息，设2000年以后的x 年的总收益为f (x )（单位：千万元），试求f （x ）的表达式，并预测到哪一年能收回全部投资款。

解析：由表中的数据知，本题需用分段函数进行处理。

由表中的数据易得， f (x )=⎪⎩⎪
⎨⎧∈-+-+∈-+∈}765{ ),4(4)2(42}43{ ),2(42}21{ ,2 ，，，
，
x x x x x x x x x 。

显然，当n ≤4时，不能收回投资款。

当n ≥5时，由f (n)=10n-24>70， 得n>9.4，取n=10。

所以到2010年可以收回全部投资款。

点评：分段函数是根据实际问题分类讨论函数的解析式，从而寻求在不同情况下实际问题的处理结果。

例7．（2000全国，21）某蔬菜基地种植西红柿，由历年市场行情得知，从二月一日起的300天内，西红柿市场售价与上市时间的关系用图2—10中（1）的一条折线表示；西红柿的种植成本与上市时间的关系用图2—10中（2）的抛物线表示
.
图2—10
（1）写出图中（1）表示的市场售价与时间的函数关系式P ＝f （t ）； 写出图中（2）表示的种植成本与时间的函数关系式Q ＝g （t ）；
（2）认定市场售价减去种植成本为纯收益，问何时上市的西红柿纯收益最大? （注：市场售价和种植成本的单位：元／102 ，ｋg ，时间单位：天） 解：（1）由图（1）可得市场售价与时间的函数关系为
f （t ）＝⎩
⎨⎧≤<-≤≤-;300200,3002,2000,300t t t t
由图（2）可得种植成本与时间的函数关系为 g （t ）＝
200
1（t －150）2＋100，0≤t ≤300．
（2）设t 时刻的纯收益为h （t ），则由题意得h （t ）＝f （t ）－g （t ），
即h （t ）＝⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧
≤<-+-≤≤++-.300200,2102527200
1,2000,2
175********t t t t t t
当0≤t ≤200时，配方整理得h （t ）＝－
200
1（t －50）2＋100，
所以，当t ＝50时，h （t ）取得区间［0，200］上的最大值100； 当200＜t ≤300时，配方整理得 h （t ）＝－
200
1（t －350）2
＋100，
所以，当t ＝300时，h （t ）取得区间（200，300］上的最大值87.5.
综上，由100＞87．5可知，h （t ）在区间［0，300］上可以取得最大值100，此时t ＝50，即从二月一日开始的第50天时，上市的西红柿纯收益最大.
点评：本题主要考查由函数图象建立函数关系式和求函数最大值的问题.考查运用所学知识解决实际问题的能力. 题型4：三角函数型
例8．某港口水的深度y (m)是时间t （0≤t ≤24，单位：h ）的函数，记作y =f (t)。

下面是某日水深的数据：
经长期观察，y =f (t)的曲线可以近似地看成函数y =A sin ωt+b 的图象。

（1）试根据以上数据求出函数y =f (t)的近似表达式；（2）一般情况下，船舶航行时，船底离海底的距离为5m 或5m 以上时认为是安全的（船舶停靠时，船底只需不碰海底即可）。

某船吃水深度（船底离水面的距离）为6.5m ，如果该船希望在同一天内安全进出港，请问，它最多能在港内停留多少时间（忽进出港所需的时间）？
解析：题中直接给出了具体的数学模型，因此可直接采用表中的数据进行解答。

（1）由表中数据易得3
2
713=-=
A ，周期T=12，
612
2π
πω=
=
，b =10，
所以
10
6
3+=t siin
y π。

（2）由题意，该船进出港时，水深应不小于 5+6.5=11.5（m ），
所以
5.11106
sin
3≥+t π
，
化为
216
sin
≥
t π
， 应有
6526
6
2πππ
π
π+
≤≤
+
k t k ，
解得12k+1≤t ≤12k+5 （k ∈Z ）。

在同一天内取k=0或1， 所以1≤t ≤5或13≤t ≤17，
所以该船最早能在凌晨1时进港，最晚在下午17时出港，在港口内最多停留16个小时。

点评：三角型函数解决实际问题要以三角函数的性质为先，通过其单调性、周期性等性质解决实际问题。

特别是与物理知识中的电压、电流、简谐振动等知识结合到到一块来出题，为此我们要对这些物理模型做到深入了解。

题型5：不等式型
例9．（2006湖南理20）对1个单位质量的含污物体进行清洗, 清洗前其清洁度(含污物体的清洁度定义为: ）物体质量（含污物）
污物质量-
1为8.0, 要求清洗完后的清洁度为
99.0. 有两种方案可供选择, 方案甲: 一次清洗; 方案乙: 分两次清洗. 该物体初次
清洗后受残留水等因素影响, 其质量变为)31(≤≤a a . 设用x 单位质量的水初次清洗后
的清洁度是1
8.0++x x )1(->a x , 用y 单位质量的水第二次清洗后的清洁度是
a
y ac y ++,
其中c )99.08.0(<<c 是该物体初次清洗后的清洁度.。

(Ⅰ)分别求出方案甲以及95.0=c 时方案乙的用水量, 并比较哪一种方案用水量较少;
(Ⅱ)若采用方案乙, 当a 为某固定值时, 如何安排初次与第二次清洗的用水量, 使总用水量最小? 并讨论a 取不同数值时对最少总用水量多少的影响.
解析：(Ⅰ)设方案甲与方案乙的用水量分别为x 与z ,由题设有0.81
x x ++=0.99,解得
x =19.
由0.95c =得方案乙初次用水量为3, 第二次用水量y 满足方程: 0.950.99,y a y a
+=+解得y =4a ,故z =4a +3.
即两种方案的用水量分别为19与4a +3.
因为当13,4(4)0,a x z a x z ≤≤-=->>时即,故方案乙的用水量较少. （II ）设初次与第二次清洗的用水量分别为x 与y ，类似（I ）得
545(1)
c x c -=
-，(99100)y a c =-（*）
于是545(1)
c x y c -+=-+(99100)a c -1100(1)15(1)
a c a c =
+----
当a 为定值时,11x y a a +≥-=-+,
当且仅当
1100(1)5(1)a c c =--时等号成立.此时
1)1(0.8,0.99),
c c =+
=-
不合题意,舍去或
将1
c =-
代入（*）式得11,.x a y a =>-=
故1
c =-时总用水量最少,
此时第一次与第二次用水量分别为1a 与,
最少总用水量是()1T a a =-+.
当'
13,()10a T a ≤≤=
>时,故T(a )是增函数，这说明,随着a 的值的最少总用水
量, 最少总用水量最少总用水量.
点评：该题建立了函数解析式后，通过基本不等式“x
x 1+
”解释了函数的最值情
况，而解决了实际问题。

该问题也可以用二次函数的单调性判断。

例10．（2001上海，文、理21）用水清洗一堆蔬菜上残留的农药．对用一定量的水清洗一次．．．．
的效果作如下假定：用1个单位量的水可洗掉蔬菜上残留农药量的2
1，用水越
多洗掉的农药量也越多，但总还有农药残留在蔬菜上．设用x 单位量的水清洗一次．．．．以后，蔬菜上残留的农药量与本次清洗前残留的农药量之比为函数f （x ）.
（1）试规定f （0）的值，并解释其实际意义；
（2）试根据假定写出函数f （x ）应该满足的条件和具有的性质； （3）设f （x ）=
2
11x
+，现有a （a ＞0）单位量的水，可以清洗一次，也
可以把水平均分成2份后清洗两次，试问用哪种方案清洗后蔬菜上残留的农药量比较少?说明理由
解：（1）f （0）=1表示没有用水洗时，蔬菜上的农药量将保持原样． （2）函数f （x ）应该满足的条件和具有的性质是：f （0）=1，f （1）=2
1，
在［0，＋∞）上f （x ）单调递减，且0＜f （x ）≤1． （3）设仅清洗一次，残留的农药量为f 1＝
2
11a
+，清洗两次后，残留的农药量为
f 2＝2
22
2)4(16)2(11a a +=⎥⎥⎥⎦
⎤⎢⎢
⎢⎣⎡
+， 则f 1－f 2＝
2
2
2
2
22
2
2
)
4)(1()8()
4(1611a a a a a a
++-=
+-
+．
于是，当a ＞22时，f 1＞f 2；当a =22时，f 1＝f 2；当0＜a ＜22时，f 1＜f 2． 因此，当a ＞2
2时，清洗两次后残留的农药量较少；
当a =22时，两种清洗方法具有相同的效果；
当0＜a ＜22时，一次清洗残留的农药量较少．
点评：本题主要考查运用所学数学知识和方法解决实际问题的能力。

以及函数概念、性质和不等式证明的基本方法。

题型6：指数、对数型函数
例11．有一个湖泊受污染，其湖水的容量为V 立方米，每天流入湖的水量等于流出湖的水量。

现假设下雨和蒸发平衡，且污染物和湖水均匀混合。

用)0(])0([)(≥-
+=
-p e
r p g r
p t g t v
r ，表示某一时刻一立方米湖水中所含污染物的克数
（我们称其湖水污染质量分数），)0(g 表示湖水污染初始质量分数。

（1）当湖水污染质量分数为常数时，求湖水污染初始质量分数； （2）分析r
p g <
)0(时，湖水的污染程度如何。

解析： （1）设210t t <≤，
因为)(t g 为常数，)()(21t g t g =，即0]][)0([21=----t v
r t v
r
e e r
p g ，
则r
p g =
)0(；
（2）设210t t <<，
=-)()(21t g t g ]][)0([21t v
r t v
r e e r
p g ----
=2
11
2])0([t t v
r
t v
r
t v
r
e e
e
r
p g +-⋅
-
因为0)0(<-
r
p g ，210t t <<，)()(21t g t g <。

污染越来越严重。

点评：通过研究指数函数的性质解释实际问题。

我们要掌握底数1,10><<a a 两种基本情况下函数的性质特别是单调性和值域的差别，它能帮我们解释具体问题。

譬如向题目中出现的“污染越来越严重”还是“污染越来越轻”
例12．现有某种细胞100个，其中有占总数
12
的细胞每小时分裂一次，即由1个细
胞分裂成2个细胞，按这种规律发展下去，经过多少小时，细胞总数可以超过1010个？（参考数据：lg 30.477,lg 20.301==）.
解析：现有细胞100个，先考虑经过1、2、3、4个小时后的细胞总数， 1小时后，细胞总数为1
13100100210022
2
⨯+
⨯⨯=⨯；
2小时后，细胞总数为
1313
9
100100210022224⨯⨯+
⨯⨯⨯=
⨯； 3小时后，细胞总数为1
91
9
27
100100210024248
⨯⨯+⨯⨯⨯=⨯；
4小时后，细胞总数为
1271278110010021002
8
2
8
16
⨯
⨯+
⨯
⨯⨯=
⨯；
可见，细胞总数y 与时间x （小时）之间的函数关系为： 31002x
y ⎛⎫
=⨯ ⎪⎝⎭
，x N *∈
由103100102x
⎛⎫⨯> ⎪⎝⎭，得83102x
⎛⎫
> ⎪⎝⎭
，两边取以10为底的对数，得3lg 82x >，
∴8lg 3lg 2x >-，
∵
8
8
45.45lg 3lg 20.4770.301
=
≈--，
∴45.45x >.
答：经过46小时，细胞总数超过10
10个。

点评：对于指数函数、对数函数要熟练应用近似计算的知识，来对事件进行合理的解析。

四．【典例解析】
题型1：正比例、反比例和一次函数型 例（1）(2009山东卷理)（本小题满分12分）
两县城A 和B 相距20km ，现计划在两县城外以AB
为直径的半圆弧
上选择一点C
建造垃圾处理厂，其对城市的影响度与所选地点到城市的的距离有关，对城A 和城B 的总影响度为城A 与城B 的影响度之和，记C 点到城A 的距离为x km ，建在C 处的垃圾处理厂对城A 和城B 的总影响度为y,统计调查表明：垃圾处理厂对城A 的影响度与所选地点到城A 的距离的平方成反比，比例系数为4；对城B 的影响度与所选地点
到城B 的距离的平方成反比，比例系数为k ,当垃圾处理厂建在的中点时，对城A
和城B 的总影响度为0.065. （1）将y 表示成x 的函数；
（11）讨论（1
）中函数的单调性，并判断弧
上是否存在一点，使建在此处的垃圾处
理厂对城A 和城B 的总影响度最小？若存在，求出该点到城A 的距离;若不存在，说明理由。

解法一:（1）如图,由题意知AC ⊥BC,22400BC x =-,2
2
4(0
400k y x x
x
=+
<<-其中当x =y=0.065,所以k=9 所以y 表示成x 的函数为2
2
49(020)400y x x
x
=
+
<<-
（2）2
2
49400y x
x
=+
-,422
3
2
2
3
2
2
89(2)188(400)
'(400)
(400)
x x x y x
x x x ⨯---=-
-
=
--,令'y =4
2
2
188(400)
x x =-,所以2160x =,即x =,当0x <<时,
422
188(400)x x <-,即'0y <所以函数为单调减函数,当20x <<时,
422
188(400)x x >-,即'0y >所以函数为单调增函数.所以当x =, 即当C 点
到城A 的距离为时, 函数2
2
49(020)400y x x
x
=+
<<-有最小值.
解法二: （1）同上.
（2）设2
2
,400m x n x ==-, 则400m n +=,49y m n
=
+,所以
494914911(
)[13()](1312)40040040016
m n n m y m n m n m n +=+=+
=++≥+=当且仅当49n m m
n
=即240160
n m =⎧⎨
=⎩时取”=”.
下面证明函数49400y m m
=+
-在(0,160)上为减函数, 在(160,400)上为增函数.
设0<m 1<m 2<160,则121
1
2
2
4949(
)400400y y m m m m -=
+
-+
--
1
21244
99
()()400400m m m m =-
+---21121212
4()9()(400)(400)
m m m m m m m m --=+
-- 2112
1249
()[
]
(400)(400)
m m m m m m =--
--1212
2112124(400)(400)9()
(400)(400)
m m m m m m m m m m ---=---,
因为0<m 1<m 2<160,所以412(400)(400)m m -->4×240×240 9 m 1m 2<9×160×160所以
1212
12124(400)(400)90(400)(400)
m m m m m m m m --->--,
所以1212
2112124(400)(400)9()
0(400)(400)
m m m m m m m m m m ---->--即12y y >函数49400y m
m
=
+
-在(0,160)上为减函数. 同理,函数49400y m m
=
+
-在(160,400)上为增函数,设160<m 1<m 2<400,则
121
1
2
2
4949(
)
400400y y m m m m -=
+
-+--1212
2112124(400)(400)9()
(400)(400)
m m m m m m m m m m ---=---
因为1600<m 1<m 2<400,所以412(400)(400)m m --<4×240×240, 9 m 1m 2>9×160×160 所以
1212
12124(400)(400)90(400)(400)
m m m m m m m m ---<--,
所以1212
2112124(400)(400)9()
0(400)(400)
m m m m m m m m m m ----<--即12y y <函数49400y m
m
=
+
-在(160,400)上为增函数.
所以当m=160即x=”=”,函数y有最小值,
所以弧上存在一点，当x=A和城B的总影响度最小.
【命题立意】:本题主要考查了函数在实际问题中的应用,运用待定系数法求解函数解析式的能力和运用换元法和基本不等式研究函数的单调性等问题.
（2）．某地区1995年底沙漠面积为95万公顷，为了解该地区沙漠面积的变化情况，进行了连续5年的观测，并将每年年底的观测结果记录如下表。

根据此表所给的信息进行预测：（1）如果不采取任何措施，那么到2010年底，该地区的沙漠面积将大约变为多少万公顷；（2）如果从2000年底后采取植树造林等措施，每年改造0.6万公顷沙漠，那么到哪一年年底该地区沙漠面积减少到90万公顷？
解析：（1）由表观察知，沙漠面积增加数y与年份数x之间的关系图象近似地为一次函数y=k x+b的图象
将x=1，y=0.2与x=2，y=0.4，代入y=k x+b，
求得k=0.2，b=0，
所以y=0.2x（x∈N）。

因为原有沙漠面积为95万公顷，则到2010年底沙漠面积大约为
95+0.5×15=98（万公顷）。

（2）设从1996年算起，第x年年底该地区沙漠面积能减少到90万公顷，由题意得95+0.2x－0.6(x－5)=90，
解得x=20（年）。

故到2015年年底，该地区沙漠面积减少到90万公顷。

点评：初中我们学习过的正比例、反比例和一元一次函数的定义和基本性质，我们要牢固掌握。

特别是题目中出现的“成正比例”、“成反比例”等条件要应用好
例2．(2009湖南卷理)（本小题满分13分）
某地建一座桥，两端的桥墩已建好，这两墩相距m 米，余下工程只需要建两端桥墩之间的桥面和桥墩，经预测，一个桥墩的工程费用为256万元，距离为x 米的相邻两墩
之间的桥面工程费用为(2x +
万元。

假设桥墩等距离分布，所有桥墩都视为点，且
不考虑其他因素，记余下工程的费用为y 万元。

（Ⅰ）试写出y 关于x 的函数关系式；
（Ⅱ）当m =640米时，需新建多少个桥墩才能使y 最小？
解 （Ⅰ）设需要新建n 个桥墩，(1)1m n x m x +=-，即n=
所以 (2)m m x x
x +
-1)+
256
2256.x m
m x
=+-
（Ⅱ） 由（Ⅰ）知，2
3
3
222
2561'()(512).2
2m m f x m x x x
x
=-
+
=
-
令'()0f x =，得3
2512x =，所以x =64
当0<x <64时'()f x <0， ()f x 在区间（0，64）内为减函数；
当64640x <<时，'()f x >0. ()f x 在区间（64，640）内为增函数， 所以()f x 在x =64处取得最小值，此时，640119.64
m n x
=-=
-=
故需新建9个桥墩才能使y 最小
题型2：二次函数型
例3．一辆中型客车的营运总利润y （单位：万元）与营运年数x （x ∈N ）的变化关系如表所示，则客车的运输年数为（）时该客车的年平均利润最大
（A ）4 （B ）5 （C ）6 （D ）7
解析：表中已给出了二次函数模型
c bx ax
y ++=2
，
由表中数据知，二次函数的图象上存在三点（4，7），（6，11），（8，7），则
⎪⎩⎪⎨⎧+⋅+⋅=+⋅+⋅=+⋅+⋅=.887,6611,4472
2
2c b a c b a c b a 。

解得a =－1，b =12，c =-25， 即25122
-+-=x x y 。

而取“=”的条件为
x x 25=
，
即x =5，故选（B ）。

点评：一元二次函数是高中数学函数中最重要的一个模型，解决此类问题要充分利用二次函数的结论和性质，解决好实际问题。

例4．（2009福州八中）某造船公司年造船量是20艘，已知造船x 艘的产值函数为R (x )=3700x +45x 2-10x 3（单位：万元），成本函数为C (x )=460x +5000（单位：万元），又在经济学中，函数f (x )的边际函数Mf (x )定义为Mf (x )=f (x +1)-f (x )。

（Ⅰ）求利润函数P (x )及边际利润函数MP (x )；（提示：利润=产值成本） （Ⅱ）问年造船量安排多少艘时，可使公司造船的年利润最大？
（Ⅲ）求边际利润函数MP (x )单调递减时x 的取值范围，并说明单调递减在本题中的实际意义是什么？
解 （Ⅰ）P (x )=R (x )-C (x )=-10x 3+45x 2+3240x -5000,(x
∈
N *,且1≤x ≤20);
MP (x )=P (x +1)-P (x )=-30x 2
+60x +3275，(x ∈N *
,且1≤x ≤19) （Ⅱ）)9)(12(3032409030)(2
+--=++-='x x x x x P .
∴当0＜x ＜12时)(x P '＞0,当x ＜12时，)(x P '＜0. ∴x =12，P （x ）有最大值. 即年造船量安排12 艘时，可使公司造船的年利润最大．
（Ⅲ）∵MP （x ）=-30x 2+60x +3275=-30(x -1)2+3305,
所以，当x ≥1时，MP （x ）单调递减，x 的取值范围为[1,19]，且x ∈N *
()M P x 是减函数的实际意义：随着产量的增加，每艘船的利润在减少．
例5．（2008湖南理21．） 已知函数4
3
2
19()4
2
f x x x x cx =
+-
+有三个极值点
（I ）证明：275c -<<；
（II ）若存在实数c ，使函数)(x f 在区间[],2a a +上单调递减，求a 的取值范围。

解：（I ）因为函数4
3
2
19()4
2
f x x x x cx =
+-
+有三个极值点,
所以32()390f x x x x c '=+-+=有三个互异的实根.
设32()39,g x x x x c =+-+则2()3693(3)(1),g x x x x x '=+-=+- 当3x <-时，()0,g x '> ()g x 在(,3)-∞-上为增函数; 当31x -<<时，()0,g x '< ()g x 在(3,1)-上为减函数; 当1x >时，()0,g x '> ()g x 在(1,)+∞上为增函数; 所以函数()g x 在3x =-时取极大值,在1x =时取极小值. 当(3)0g -≤或(1)0g ≥时,()0g x =最多只有两个不同实根. 因为()0g x =有三个不同实根, 所以(3)0g ->且(1)0g <. 即2727270c -+++>,且1390c +-+<,
解得27,c >-且5,c <故275c -<<.
（II ）由（I ）的证明可知，当275c -<<时, ()f x 有三个极值点.
不妨设为123x x x ，，（123x x x <<），则123()()()().f x x x x x x x '=--- 所以()f x 的单调递减区间是1(]x -∞，,23[,]x x 若)(x f 在区间[],2a a +上单调递减，
则[],2a a +⊂1(]x -∞，, 或[],2a a +⊂23[,]x x ,
若[],2a a +⊂1(]x -∞，,则12a x +≤.由（I ）知，13x <-,于是 5.a <- 若[],2a a +⊂23[,]x x ,则2a x ≥且32a x +≤.由（I ）知，23 1.x -<<
又32()39,f x x x x c '=+-+当27c =-时，2()(3)(3)f x x x '=-+; 当5c =时，2()(5)(1)f x x x '=+-.
因此, 当275c -<<时，31 3.x <<所以3,a >-且2 3.a +≤
即3 1.a -<<故5,a <-或3 1.a -<<反之, 当5,a <-或31a -<<时， 总可找到(27,5),c ∈-使函数)(x f 在区间[],2a a +上单调递减. 综上所述, a 的取值范围是(5)(3,1)-∞-- ，.
题型3：分段函数型
例6．（2009福建省）已知某企业原有员工2000人,每人每年可为企业创利润3.5万元.为
应对国际金融危机给企业带来的不利影响,该企业实施“优化重组,分流增效”的策略,分流出一部分员工待岗.为维护生产稳定,该企业决定待岗人数不超过原有员工的5％,并且每年给每位待岗员工发放生活补贴O.5万元.据评估,当待岗员工人数x 不超过原有员工1％时,留岗员工每人每年可为企业多创利润(1-x
10081)万元；当待岗员工人数x 超过
原有员工1％时,留岗员工每人每年可为企业多创利润O.9595万元.为使企业年利润最大,应安排多少员工待岗?
解 设重组后,该企业年利润为y 万元. ∵2000×1%=20,∴当0<x ≤20且x ∈N 时, y =(2000-x )(3.5+1-x
10081)-0.5x =-5(x +
x
324)+9000.81.
∵x ≤2000×5%
∴x ≤100,∴当20<x ≤100且x ∈N 时,
y =(2000-x )(3.5+0.9595)-0.5x =-4.9595x +8919.
∴
⎪⎩
⎪⎨⎧
∈≤<+-∈≤<++
-=N).10020(,89199595.4N),200(,81.9000)324(5x x x x x x
x y 且且
当0<x ≤20时,有 y =-5(x +
x
324)+9000.81≤-5×2324+9000.81=8820.81,
当且仅当x =x
324,即x =18时取等号,此时y 取得最大值.
当20<x ≤100时,函数y =-4.9595x+8919为减函数, 所以y <-4.9595×20+8919=8819.81. 综上所述x =18时,y 有最大值8820.81万元. 即要使企业年利润最大,应安排18名员工待岗.
例7．（2008广东，17） （本小题满分12分）
某单位用2160万元购得一块空地，计划在该地块上建造一栋至少10层、每层2000平方米的楼房.经测算，如果将楼房建为x (x ≥10)层，则每平方米的平均建筑费用为560+48x （单位：元）.为了使楼房每平方米的平均综合费用最少，该楼房应建为多少层？ （注：平均综合费用＝平均建筑费用+平均购地费用，平均购地费用＝购地总费用建筑总面积
）
【解析】设楼房每平方米的平均综合费为f （x ）元，则
()()2160
1000010800560
48560482000f x x x x x
⨯=++
=++()
10,x x Z +
≥∈
()2
1080048f x x
'=-
, 令 ()0f x '= 得 15x =
当 15x > 时，()0f x '> ；当 015x <<时，()0f x '<
因此 当15x =时，f （x ）取最小值()152000f =； 答：为了楼房每平方米的平均综合费最少，该楼房应建为15层。

点评：本题主要考查由函数图象建立函数关系式和求函数最大值的问题.考查运用所学知识解决实际问题的能力. 题型4：三角函数型
例8．某港口水的深度y (m)是时间t （0≤t ≤24，单位：h ）的函数，记作y =f (t)。

下面是某日水深的数据：
经长期观察，y =f (t)的曲线可以近似地看成函数y =A sin ωt+b 的图象。

（1）试根据以上数据求出函数y =f (t)的近似表达式；（2）一般情况下，船舶航行时，船底离海底的距离为5m 或5m 以上时认为是安全的（船舶停靠时，船底只需不碰海底即可）。

某船吃水深度（船底离水面的距离）为6.5m ，如果该船希望在同一天内安全进出港，请问，它最多能在港内停留多少时间（忽进出港所需的时间）？
解析：题中直接给出了具体的数学模型，因此可直接采用表中的数据进行解答
（1）由表中数据易得
3
2
713=-=
A ，周期T=12，
612
2π
πω=
=
，b =10，
所以
10
6
3+=t siin
y π。

（2）由题意，该船进出港时，水深应不小于 5+6.5=11.5（m ），
所以
5.11106
sin
3≥+t π
，
化为
216
sin
≥
t π
， 应有
6526
6
2πππ
π
π+
≤≤
+
k t k ，
解得12k+1≤t ≤12k+5 （k ∈Z ）。

在同一天内取k=0或1， 所以1≤t ≤5或13≤t ≤17，
所以该船最早能在凌晨1时进港，最晚在下午17时出港，在港口内最多停留16个小时。

点评：三角型函数解决实际问题要以三角函数的性质为先，通过其单调性、周期性等性质解决实际问题。

特别是与物理知识中的电压、电流、简谐振动等知识结合到到一块来出题，为此我们要对这些物理模型做到深入了解 题型5：不等式型。