数学实际应用性问题备考录
2012-05-04徐彩娥
数学实际应用性问题主要涉及以下几类数学模型:
1.函数模型
现实世界中普遍存在着的最优化问题,常常可归结为函数的最值问题,通过建立相应的目标函数,确定变量的限制条件,运用函数知识和方法去解决.
例1(2011·湖北卷)提高过江大桥的车辆通行能力可改善整个城市的交通状况.在一般情况下,大桥上的车流速度v(单位:千米/小时)是车流密度x(单位:辆/千米)的函数.当桥上的车流密度达到200辆/千米时,造成堵塞,此时车流速度为0;当车流密度不超过20辆/千米时,车流速度为60千米/小时.研究表明:当20≤x≤200时,车流速度v是车流密度x的一次函数.
(1)当0≤x≤200时,求函数v(x)的表达式;
(2)当车流密度x为多大时,车流量(单位时间内通过桥上某观测点的车辆数,单位:辆/小时)f(x)=x·v(x)可以达到最大,并求出最大值.(精确到1辆/小时)
解析:(1)由题意:当0≤x≤20时,v(x)=60;当20≤x≤200时,设v(x)=ax+b,
再由已知得200a+b=0,20a+b=60,解得a=-13,b=2003.
故函数v(x)的表达式为
v(x)=60, 0≤x<20,13(200-x),20≤x≤200.
(2)依题意并由(1)可得
f(x)=60x, 0≤x<20,13x(200-x),20≤x≤200.
当0≤x≤20时,f(x)为增函数,故当x=20时,其最大值为60×20=1200;
当20≤x≤200时,f(x)=13x(200-x)≤13[x+(200-x)2]2=100003.
当且仅当x=200-x,即x=100时,等号成立.
所以,当x=100时,f(x)在区间[20,200]上取得最大值100003.
综上,当x=100时,f(x)在区间[0,200]上取得最大值100003≈3333.
即当车流密度为100辆/千米时,车流量可以达到最大,最大值约为3333辆/小时.
说明:本题主要考查了函数在实际问题中的应用.要求同学们先利用待定系数法求解函数解析式,再求函数最值,而求最值往往要利用导数或基本不等式.这类问题在高考中最为常见, 能全面考查同学们的综合素质,同学们应特别关注.
2.数列模型
在经济活动中,诸如增长率、降低率、存款复利、分期付款等与年(月)份有关的实际问题,大多可归结为数列问题,即通过建立相应的数列模型来解决.在解应用题时,是否是数列问题一是看自变量是否与正整数有关;……