1.代数应用题 例1.在测量某物理量的过程中,因仪器和观测的误差,使得n次测量分别得到a1,a2,…an共n个数据,我们规定所测量的物理量的“最佳近似值”a是这样一个量:与其他近似值比较,a与各数据的差的平方和最小,依此规定,从a1,a2,…an推出的a=______________. 分析:本题是与其它学科相关的数学应用问题,要正确理解题意,并能把文字语言转化为符号语言. 解:依题意,本题即是求使 的最小值时,a的取值. ∵ , 故当 时,f(a)最小. 例2.《中华人民共和国个人所得税法》规定,公民全月工资、薪金所得不超过800元的部分不必纳锐,超过500元的部分为全月应纳税所得额,此项税款按下表分段累进计算:
全月应纳税所得额 |
税率 |
不超过500元的部分 |
5% |
超过500元至2000元的部分 |
10% |
超过2000元至5000元的部分 |
15% |
某人一月份应交纳此项税款26.78元,则他的当月工资、薪金所得介于 (A)800-900元 (B)900元-1200元 (C)1200-1500元 (D)1500-2000元 分析:注意分类讨论思想的应用. 思路一:若收入1300元应纳税:500×5%=25元<26.78元 ∴此人收入超过1300元,淘汰A、B. 若收入1500元应纳税:500×5%+200×10%=45元>26.78元 ∴此人收入低于1500元,排除D,故选C. 思路2:设全月应纳税所得额为x元. 当x<500时,由题意知 x.5%=26.78 ∴ 故与题意不符合. 当500<x<2000元时,则500×5%+(x–500) ×10%=26.78 ∴x=517.8 ∴当月工资、薪金所得额为800+517.8=1317.8元. 故选C. 例3.设计某高速公路时,要求最低车速50千米/小时,最小车距为l千米(l是定值),并且车速v与车距d之间必须满足关系 ,求: (Ⅰ)常数k的值: (Ⅱ)这条高速公路的一条车道上每小时的最高车流量.(单位时间车流量=车速/车距) 解:(Ⅰ)由题意,将v=50,d=l代入解析式中可求得 (Ⅱ) . 设每小时车流量为Q,则 (由实际问题, 皆为正值) 当且仅当 ,即 时等号成立. 而 所以当车速为 千米/小时,此高速公路一条车道上每小时的最大车流量为 辆. 例4.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一的一条折线表示;西红柿的种植成本与上市时间的关系用图二的抛物线表示.
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图一 |
图二 |
(Ⅰ)写出图一表示的市场售价与时间的函数关系式P=f(x);写出图二表示的种植成本与时间的函数关系式Q=g(t) (Ⅱ)认定市场售价减去种植成本为纯收益,向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/102kg,时间单位:天) 分析:要根据函数图象正确建立函数关系式,然后求最值. 解:由图一可得市场售价与时间的函数关系为 由图二可得种植成本与时间的函数关系为, Ⅱ)设t时刻的纯收益h(t),则由题意得. 当0≤t≤200时,配方整理得 , ∴t=50时,h(t)取得区间[0,200]上的最大值100; 当 时,配方整理得, ∴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. 例5某企业年初有资金1000万元,如果该企业经过生产经营每年资金增长率均为50%,但每年年底都要扣除消费基金x万元,余下资金投入再生产,为实现经过5年资金达到2000万元(扣除消费资金后),那么每年扣除消费基金x应是多少万元(精确到万元)? 解:依题意,第一年年底扣除消费资金后,投入再生产资金为1000+1000×50%–x=1000× 第二年投入再生产资金为 …… 第五年投入再生产资金为 化简得: 故x≈424(万元) 答:每年扣除消费资金为424元. 说明:本题关键是寻求每年投入再生产资金的规律,构造数列模型来解题.
例6在某海滨城市附近海面有一台风,据监测,当前台风中心位于城市O(如图)的东偏南
方向300km的海面P处,并以20km/h的速度向西偏北45°方向移动,台风侵袭的范围为圆形区域,当前半径为60km,并以10km/h的速度不断增大问几小时后该城市开始受到台风的侵袭?
解:如图建立坐标系:以O为原点,正东方向为x轴正向.
在时刻:t(h)台风中心的坐标为
此时台风侵袭的区域是,
其中t+60,
若在t时,该城市O受到台风的侵袭,则有
即
即, 解得.
答:12小时后该城市开始受到台风气侵袭
例7、有三个新兴城镇,分别位于A,B,C三点处,且AB=AC=a,BC=2b.今计划合建一个中心医院,为同时方便三镇,准备建在BC的垂直平分线上的P点处,(建立坐标系如图)
(Ⅰ)若希望点P到三镇距离的平方和为最小,
点P应位于何处?
(Ⅱ)若希望点P到三镇的最远距离为最小,
点P应位于何处?
本小题主要考查函数,不等式等基本知识,考查运用数学知识分析问题和解决问题的能力. (Ⅰ)解:由题设可知,记设P的坐标为(0,),则P至三镇距离的平方和为 所以,当时,函数取得最小值. 答:点P的坐标是
(Ⅱ)解法一:P至三镇的最远距离为
由解得记于是
当即时,在[上是增函数,而上是减函数. 由此可知,当时,函数取得最小值. 当即时,函数在[上,当时,取得最小值,而上为减函数,且 可见, 当时, 函数取得最小值. 答当时,点P的坐标为当时,点P的坐标为(0,0),其中
解法二:P至三镇的最远距离为 由解得
记于是
当的图象如图,因此,当时,函数取得最小值.
当即的图象如图,因此,当时,函数取得最小值.
答:当时,点P的坐标为当,点P的坐标为(0,0),其中
解法三:因为在△ABC中,AB=AC=所以△ABC的外心M在射线AO上,其坐标为,
且AM=BM=CM. 当P在射线MA上,记P为P1;当P在射线MA的反向延长线上,记P为P2,
若(如图1),则点M在线段AO上,
这时P到A、B、C三点的最远距离为
P1C和P2A,且P1C≥MC,P2A≥MA,所以点P与外心M
重合时,P到三镇的最远距离最小.
若(如图2),则点M在线段AO外,这时
P到A、B、C三点的最远距离为P1C或P2A,
且P1C≥OC,P2A≥OC,所以点P与BC边中点O重合时,
P到三镇的最远距离最小为.
答:当时,点P的位置在△ABC的外心
;当时,点P的位置在原点O.
例8、某城市2001年末汽车保有量为30万辆,预计此后每年报废上一年末汽车保有量的,并且每年新增汽车数量相同。为保护城市环境,要求该城市汽车保有量不超过万量,那么每年新增汽车数量不应超过多少辆?
解:设2002年末汽车保有量为万辆,以后各年末汽车保有量依次为万辆,万辆……,每年新增汽车万辆,则
,
对于,有
………………
∴
当,即时,
当,即时,并且数列逐项增加,可以任意靠近
因此,如果要求汽车保有量不超过60万辆,即
则,即(万辆)
综上,每年新增汽车不应超过万辆。
例9、 某服装厂生产一种服装,每件服装的成本为40元,出厂单价定为60元。该厂为鼓励销售商订购,决定当一次订购量超过100件时,每多订购一件,订购的全部服装的出厂单价就降低0.02元。根据市场调查,销售商一次订购量不会超过500件。
(I)设一次订购量为x件,服装的实际出厂单价为P元,写出函数的表达式;
(II)当销售商一次订购了450件服装时,该服装厂获得的利润是多少元?
(服装厂售出一件服装的利润=实际出厂单价-成本)
本小题主要考查函数的基本知识,考查应用数学知识分析问题和解决问题的能力。
解:(I)当时,
当时,
所以
(II)设销售商的一次订购量为x件时,工厂获得的利润为L元,则
当时,
因此,当销售商一次订购了450件服装时,该厂获利的利润是5850元。
例10、本题共有2个小题,第一小题满分6分,第2小题满分8分.
某市2003年共有1万辆燃油型公交车。有关部门计划于2004年投入128辆电力型公交车,
随后电力型公交车每年的投入比上一年增加50%,试问:
(1) 该市在2010年应该投入多少辆电力型公交车?
(2) 到哪一年底,电力型公交车的数量开始超过该市公交车总量的?
解.(1)该市逐年投入的电力型公交车的数量组成等比数列,其中
则在2010年应该投入的电力型公交车为(辆)。
(2)记,依据题意,得。于是(辆),即,
则有因此。所以,到2011年底,电力型公交车的数量开始超过该市公交车总量的。
2.几何应用题. 例11.如右图,设田地喷灌水管AB高出地面1.5米,在B处有一个自动旋转的喷水头,一瞬间,喷出水流是抛物线状,喷头B与水流最高点C的连线与水平地面成45°角,若C比B高出2米,在所建的坐标系中,求水流的落地点D到点A的距离是多少米? 分析:本题要构造解析几何模型,其关键是确定抛物线的方程. 解. 依题可知.BE=CE=2(米),CF=CE+EF=3.5(米),点B的坐标为(0,1.5) ∴抛物线的方程为 由于它经过点B,故 ∴4a=–2, ∴ . 故抛物线的方程为 当y=0时, ∴ 即水流落地点D和点A的距离为 例7.如右图是抛物线型拱桥,设水面宽AB=18米,拱项离水面的距离为8米,一货船在水面上的部分的横断面为一矩形CDEF. (1)若矩形的长CD=9米,那么矩形的高DE不能超过多少米才能使船通过拱桥? (2)求矩形面积S的“临界值”M:即当S≤M时,适当调整矩形的长和高,船能通过拱桥;而当S>M时,无论怎样调整矩形的长和高,船都不能通过拱桥. 分析:本题确切指明是抛物线型,因此关键是确定抛物线段的方程. 解:(1)如图,以O点为原点,过O平行AB的直线为x轴以线段AB的垂直平分线为y轴建立直角坐标系.则B(9,-8)
设抛物线方程为 (p>0)
∵B点在抛物线上,
∴81=–2p(–8) ∴
∴抛物线的方程为
当 时,y=–2,∴|DE|=6,
所以当矩形的高DE不超过6米时,才能使船通过拱桥. |
|
(2)设 则|CD|=2x, ∴ 当且仅当 即 ,8取得最大值32 平方米,∴矩形面积S的临界值M为 。
例12、如图,某隧道设计为双向四车道,车道总宽22米,要求通行车辆限高4.5米,隧道全长2.5千米,隧道的拱线近似地看成半个椭圆形状。
(1)若最大拱高h为6米,则隧道设计的拱宽l是多少?
(2)若最大拱高h不小于6米,则应如何设计拱高h和拱宽l,才能使半个椭圆形隧道的土方工程量最小?
(半个椭圆的面积公式为。柱体体积为:底面积乘以高。本题结果均精确到0.1米)
[解](1)如图建立直角坐标系,则点P(11,4.5)
椭圆方程为
将与点P坐标代入椭圆方程,得,此时
因此隧道的拱宽约为33.3米。
(2)[解一]由椭圆方程
得
因为,即,且
所以
当S取最小值时,有,得
此时
故当拱高约为6.4米,拱宽约为31.1米时,土方工程量最小
[解二]由椭圆方程,得
于是
即,当S取最小值时,有
得,,以下同解一
例13、 2003年10月15日9时,“神舟”五号载人飞船发射升空,于9时9分50秒准确进入预定轨道,开始巡天飞行。该轨道是以地球的中心为一个焦点的椭圆。选取坐标系如图所示,椭圆中心在原点。近地点A距地面200km,远地点B距地面350km。已知地球半径R=6371km。
(I)求飞船飞行的椭圆轨道的方程;
(II)飞船绕地球飞行了十四圈后,于16日5时59分返
回舱与推进舱分离,结束巡天飞行,飞船共巡天飞行了约
,问飞船巡天飞行的平均速度是多少km/s?
(结果精确到1km/s)(注:km/s即千米/秒)
本小题主要考查椭圆等基本知识,考查分析问题和解决问题的能力。满分14分
解:(I)设椭圆的方程为 由题设条件得
解得 所以
所以椭圆的方程为
(注:由得椭圆的方程为,也是正确的。)
(II)从15日9时到16日6时共21个小时,合21×3600秒
减去开始的9分50秒,即9×60+50=590(秒),再减去最后多计的1分钟,共减去590+60=650(秒) 得飞船巡天飞行的时间是 (秒)
平均速度是(千米/秒) 所以飞船巡天飞行的平均速度是8km/s。
例14、A、B两个代表队进行乒乓球对抗赛,每队三名队员,A队队员是A1,A2,A3,B
队队员是B1,B2,B3,按以往多次比赛的统计,对阵队员之间胜负概率如下:
对阵队员 |
A队队员胜的概率 |
A队队员负的概率 |
A1对B1 |
|
|
A2对B2 |
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A3对B3 |
|
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现按表中对阵方式出场,每场胜队得1分,负队得0分,设A队、B队最后所得总
分分别为ξ、η
(1)求ξ、η的概率分布;
(2)求Eξ,Eη.
本小题考查离散型随机变量分布列和数学期望等概念,考查运用概率知识解决实际问题的能力
解:(1)ξ、η的可能取值分别为3,2,1,0.
,
根据题意知ξ+η=3,所以 P(η=0)=P(ξ=3)=, P(η=1)=P(ξ=2)=
P(η=2)=P(ξ=1)= , P(η=3)=P(ξ=0)= .
(2); 因为ξ+η=3,所以
1.某种细菌在培养过程中,每20分钟分裂一次(一个分裂为两个),经过3小时,这种细菌由1个可以繁殖成( ) (A)511个 (B)512个 (C)1023个 (D)1024个 2. 如图所示,液体从一圆锥形漏斗注入一圆柱形桶中,开始时,漏斗盛满液体,经过3min漏完,已知圆柱中液面上升的速度是一个常量,设H是圆锥形漏斗中液面下落的距离,则H与下落时间t(min)的函数关系的图示只可能是( )
3.1992年底世界人口达到54.8亿,若人口的年平均增长率为x%,2000年度世界人口数为y(亿),那么y与x的函数关系式是____________. 4.某商店每月利润稳步增长,去年12月份的利润是当年1月份利润的k倍,则该商店去年每月利润的平均增长率为( ). (A) (B) (C) (D) 5.造纸厂用若干台效率相同的抽水机从河里往蓄水池灌水,若所有机械同时开动,则需24小时灌满水池,若一台接一台地开动,每相邻两台启动时间间隔都相同,那么灌满水池时,第一台的工作时间是最后一台的7倍,问第一台工作了多少时间? 6.某化工厂生产某种化工产品,根据市场调查,年产量需不小于150吨且不大于220吨.这时,其生产的总成本y(万元)与年产量x(吨)之间的函数可近似的表示为 . (Ⅰ)当年产量为多少吨时,每吨的平均成本最低,并求每吨最低平均成本. (Ⅱ)若每吨平均出厂价为16万元,求年产量为多少吨时,可获得最大的年利润;并求出最大年利润. 7.某地区上年度电价为0.8元/kw.h,年用电量为akw.h,本年度计划将电价降到0.55元/kw.h到0.75元/kw.h之间,而用期望电价为0.4元/kw.h,经测算,下调电价后新增的用电量与实际电价和用户期望电价的差成反比(此例系数为k) 该地区电力的成本价为0.3元/kw.h. (Ⅰ)写出本年度电价下调后,电力部分的收益y与实际电价x的函数关系式; (Ⅱ)设k=0.2a,当电价最低定为多少时,可保证电力部分的收益比上年至少增长20%? (注:收益=实际用电量×(实际电价–成本价)
1.选(B).提示:细菌繁殖的问题是一个等比数列问题,其首项为1,公比为2,经过3小时分裂9次,因此末项是a10 ∴ 2.选(B),提示:圆柱中液面上升速度为一个常量,即相同时间内漏入圆柱中的液体体积相同,则在圆锥漏斗中,相同时间内保持漏出液体体积相同,是H的增长越来越快. 3. 4.选(B)提示:设一月份为a,月平均增长率为m,则 ∴ . 5.解:设有n台抽水机,每相邻两台启动时间间隔为d小时,最后一台工作时间为t小时,依题意,得. ∴t=6 答:第一台工作时间为42小时.
6.解:(Ⅰ)每吨平均成本为 (万元). 则 当且仅当 即x=200时取等号. 又150≤200≤220,∴年产量为200吨时,每吨平均成本最低为10万元. (Ⅱ)设年获得总利润为Q万元,则 ∵ 而Q在 时是增函数, ∴x=220时, ∴年产量为220吨时,可获得最大利润1280万元. 7.解:(Ⅰ)设下调后的电价为x元/kw.h,依题意知:用电量增至 电力部门的收益为 (Ⅱ)依题意,有 整理得 解此不等式组得0.60≤x≤0.75 答:当电价最低定为0.60元/kw.h仍可保证电力部门的收益比上年至少增长20%