1、3.2函数模型及其应用3.2.1几类不同增长的函数模型学习目标1.掌握常见增长函数的定义、图象、性质、并体会增长快慢;理解直线上升,对数增长,指数爆炸的含义(重点).2.会分析具体的实际问题,并进行数学建模解决实际问题(重点)预习教材P95P101,完成下面问题:知识点三种函数模型的性质yax(a1)ylogax(a1)yxn(n0)在(0,)上的增减性增函数增函数增函数图象的变化趋势随x增大逐渐近似与y轴平行随x增大逐渐近似与x轴平行随n值而不同增长速度yax(a1):随着x的增大,y增长速度越来越快,会远远大于yxn(n0)的增长速度,ylogax(a1)的增长速度越来越慢存在一个x0,当
2、xx0时,有axxnlogax【预习评价】(正确的打“”,错误的打“”)(1)当x每增加一个单位时,y增加或减少的量为定值,则y是x的一次函数()(2)函数yx衰减的速度越来越慢()(3)不存在一个实数m,使得当xm时,1.1xx100.()提示(1)因为一次函数的图象是直线,所以当x增加一个单位时,y增加或减少的量为定值(2)由函数yx的图象可知其衰减的速度越来越慢(3)根据指数函数和幂函数增长速度的比较可知存在一个实数m,使得当xm时,1.1xx100.题型一几类函数模型的增长差异【例1】(1)下列函数中,增长速度最快的是()Ay2 017xByx2 017Cylog2 017xDy2 0
3、17x(2)四个自变量y1,y2,y3,y4随变量x变化的数据如下表:x151015202530y1226101226401626901y22321 02432 7681.051063.361071.07109y32102030405060y424.3225.3225.9076.3226.6446.907则关于x呈指数型函数变化的变量是_解析(1)比较幂函数、指数函数与对数函数可知,指数函数增长速度最快,故选A(2)以爆炸式增长的变量呈指数函数变化从表格中可以看出,四个变量y1,y2,y3,y4均是从2开始变化,且都是越来越大,但是增长速度不同,其中变量y2的增长速度最快,画出它们的图象(图略
4、),可知变量y2关于x呈指数型函数变化答案(1)A(2)y2规律方法常见的函数模型及增长特点(1)线性函数模型:线性函数模型ykxb(k0)的增长特点是直线上升,其增长速度不变(2)指数函数模型:能用指数型函数f(x)abxc(a,b,c为常数,a0,b1)表达的函数模型,其增长特点是随着自变量x的增大,函数值增长的速度越来越快,常称之为“指数爆炸”(3)对数函数模型:能用对数型函数f(x)mlogaxn(m,n,a为常数,m0,x0,a1)表达的函数模型,其增长的特点是开始阶段增长得较快,但随着x的逐渐增大,其函数值变化得越来越慢,常称之为“蜗牛式增长”(4)幂函数模型:能用幂型函数f(x)
5、axb(a,b,为常数,a0,1)表达的函数模型,其增长情况由a和的取值确定【训练1】下列函数中随x的增大而增长速度最快的是()AyexBy100 ln xCyx100Dy1002x解析指数函数yax,在a1时呈爆炸式增长,并且a值越大,增长速度越快,应选A答案A典例迁移题型二指数函数、对数函数与幂函数模型的比较【例2】函数f(x)2x和g(x)x3的图象如图所示设两函数的图象交于点A(x1,y1),B(x2,y2),且x1g(1),f(2)g(2),f(9)g(10),所以1x12,9x210,所以x16x2,从图象上可以看出,当x1xx2时,f(x)g(x),所以f(6)x2时,f(x)g
6、(x),所以f(2 011)g(2 011)又因为g(2 011)g(6),所以f(2 011)g(2 011)g(6)f(6)【迁移1】(变换条件)在例2中,若将“函数f(x)2x”改为“f(x)3x”,又如何求解第(1)题呢?解由图象的变化趋势以及指数函数和幂函数的增长速度可知:C1对应的函数为g(x)x3,C2对应的函数为f(x)3x.【迁移2】(变换所求)本例条件不变,例2(2)题中结论改为:试结合图象,判断f(8),g(8),f(2 015),g(2 015)的大小解因为f(1)g(1),f(2)g(2),f(9)g(10),所以1x12,9x210,所以x18x2,从图象上可以看出
7、,当x1xx2时,f(x)g(x),所以f(8)x2时,f(x)g(x),所以f(2 015)g(2 015),又因为g(2 015)g(8),所以f(2 015)g(2 015)g(8)f(8)规律方法由图象判断指数函数、对数函数和幂函数的方法根据图象判断增长型的指数函数、对数函数和幂函数时,通常是观察函数图象上升得快慢,即随着自变量的增长,图象最“陡”的函数是指数函数,图象趋于平缓的函数是对数函数题型三函数模型的选择问题【例3】某化工厂开发研制了一种新产品,在前三个月的月生产量依次为100t,120t,130t.为了预测今后各个月的生产量,需要以这三个月的月产量为依据,用一个函数来模拟月产
8、量y(t)与月序数x之间的关系对此模拟函数可选用二次函数yf(x)ax2bxc(a,b,c均为待定系数,xN*)或函数yg(x)pqxr(p,q,r均为待定系数,xN*),现在已知该厂这种新产品在第四个月的月产量为137t,则选用这两个函数中的哪一个作为模拟函数较好?解根据题意可列方程组解得所以yf(x)5x235x70.同理yg(x)800.5x140.再将x4分别代入与式得f(4)54235470130(t),g(4)800.54140135(t)与f(4)相比,g(4)在数值上更为接近第四个月的实际月产量,所以式作为模拟函数比式更好,故选用函数yg(x)pqxr作为模拟函数较好规律方法建
9、立函数模型应遵循的三个原则(1)简化原则:建立函数模型,原型一定要简化,抓主要因素,主要变量,尽量建立较低阶、较简便的模型(2)可推演原则:建立模型,一定要有意义,既能作理论分析,又能计算、推理,且能得出正确结论(3)反映性原则:建立模型,应与原型具有“相似性”,所得模型的解应具有说明问题的功能,能回到具体问题中解决问题【训练2】某债券市场发行三种债券,A种面值为100元,一年到期本息和为103元;B种面值为50元,半年到期本息和为51.4元;C种面值为100元,但买入价为97元,一年到期本息和为100元作为购买者,分析这三种债券的收益,如果只能购买一种债券,你认为应购买哪种?解A种债券的收益
10、是每100元一年到期收益3元;B种债券的半年利率为,所以100元一年到期的本息和为1002105.68(元),收益为5.68元;C种债券的利率为,100元一年到期的本息和为100103.09(元),收益为3.09元通过以上分析,应购买B种债券课堂达标1如表是函数值y随自变量x变化的一组数据,由此判断它最可能的函数模型为()x45678910y15171921232527A一次函数模型B二次函数模型C指数函数模型D对数函数模型解析随着自变量每增加1函数值增加2,函数值的增量是均匀的,故为线性函数即一次函数模型故选A答案A2当x越来越大时,下列函数中,增长速度最快的应是()Ay3xBylog3xC
11、yx3Dy3x解析几种函数模型中,指数函数增长最快,故选D答案D3某林区的森林蓄积量每年比上一年平均增长10.4%,要增长到原来的x倍,需经过y年,则函数yf(x)的图象大致是()解析设该林区的森林原有蓄积量为a,由题意,axa(10.104)y,故ylog1.104x(x1),yf(x)的图象大致为D中图象答案D4当2x4时,2x,x2,log2x的大小关系是()A2xx2log2xBx22xlog2xC2xlog2xx2Dx2log2x2x解析法一在同一平面直角坐标系中分别画出函数ylog2x,yx2,y2x在区间(2,4)上从上往下依次是yx2,y2x,ylog2x的图象,所以x22xl
12、og2x.法二比较三个函数值的大小,作为选择题,可以采用特殊值代入法可取x3,经检验易知选B答案B5有甲乙两种商品,经销这两种商品所能获得的利润分别是p万元和q万元,它们与投入资金m(万元)的关系式为pm,q.今有3万元资金投入这两种商品若设甲商品投资x万元,投资两种商品所获得的总利润为y万元(1)写出y关于x的函数表达式;(2)如何分配资金可使获得的总利润最大?并求最大利润的值解(1)由题意知,对甲种商品投资x万元,获总利润为y万元,则对乙种商品的投资为(3x)万元,所以yx(0x3)(2)令t(0t),则x3t2,所以y(3t2)t2,所以当t时,ymax1.05(万元)由t可求得x0.75(万元),3x2.25(万元),所以为了获得最大利润,对甲乙两种商品的资金投入应分别为0.75万元和2.25万元,此时获得最大利润为1.05万元课堂小结三种函数模型的选取(1)当增长速度变化很快时,常常选用指数函数模型(2)当要求不断增长,但又不会增长过快,也不会增长到很大时,常常选用对数函数模型(3)幂函数模型yxn(n0),则可以描述增长幅度不同的变化:n值较小(n1)时,增长较慢;n值较大(n1)时,增长较快