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必修一

第20讲 函数的应用(一)

学习目标

第20讲 函数的应用(一)

课程标准学习目标
① 理解与掌握具体函数的应用的意义,掌握常见函数的模型,并能解决与常见函数相关的问题。 ②能根据实际意义,建立函数模型,并能解决实际问题.。通过本节课的学习,能解决常见函数的具体问题的处理,能根据实际意义,建立函数模型解决相关的问题

知识点一:常见几类函数模型

函数模型函数解析式
一次函数模型(,为常数,)
二次函数模型(,,为常数,)
分段函数模型
幂函数模型(,,为常数,)

知识点二:对钩函数(耐克函数)

1、对钩函数(一般模型):对勾函数是一种类似于反比例函数的一般双曲函数,又被称为“双勾函数”、“勾函数”、“对号函数”、“双飞燕函数”;所谓的对勾函数,是形如:(,)的函数;

①定义域:;

②是奇函数,图象关于原点对称;

③在,上单调递减;在,上单调递增;

④当时,;当时,;

2、(高频考试模型)特别的,对钩函数的简易形式:()其图象如图:

①定义域:;

②()是奇函数,图象关于原点对称;

③在,上单调递减;在,上单调递增;

④当时,;当时,;

题型精讲

题型01一次函数模型的应用

【典例1】(23-24高一上·云南红河·阶段练习)若,为真命题,则的取值范围为(    )

A.B.

C.D.

【典例2】(23-24高一上·安徽·期中)刘先生购买了一部手机,欲使用某通讯网络最近推出的全年免流量费用的套餐,经调查收费标准如下表:

套餐月租本地话费长途话费
套餐甲12元0.3元/分钟0.6元/分钟
套餐乙0.5元/分钟0.8元/分钟

刘先生每月接打本地电话时间是长途电话的5倍(手机双向收费,接打话费相同).

(1)设刘先生每月通话时间为x分钟,求使用套餐甲所需话费的函数及使用套餐乙所需话费的函数;

(2)请你根据刘先生每月通话时间为刘先生选择较为省钱的套餐.

【变式1】(23-24高一上·上海徐汇·期末)已知函数的表达式为.

(1)若关于x的不等式的解集为,求实数k的值;

(2)当时,不等式恒成立,求实数k的取值范围.

【变式2】(19-20高一上·广东揭阳·期末)某校高一(1)班共有学生50人,据统计原来每人每年用于购买饮料的平均支出是元,经测算和市场调查,若该班学生集体改饮某品牌的桶装纯净水,则年总费用由两部分组成:一部分是购买纯净水的费用,另一部分是其他费用780元,其中纯净水的销售价(元/桶)与年购买总量(桶)之间满足如图所示的关系.

(Ⅰ)求与的函数关系;

(Ⅱ)当为120时,若该班每年需要纯净水380桶,请你根据提供的信息分析一下:该班学生集体改饮桶装纯净水与个人买饮料相比,哪一种花钱更少?

【变式3】(2024高三下·全国·专题练习)小明和爸爸从家步行去公园,爸爸先出发一直匀速前行,小明后出发匀速前行,且途中休息一段时间后继续以原速前行.家到公园的距离为2000m,如图是小明和爸爸所走的路程s(m)与步行时间t(min)的函数图象.

(1)直接写出BC段图象所对应的函数关系式(不用写出t的取值范围)_______.

(2)小明出发多长时间与爸爸第三次相遇?

(3)在速度都不变的情况下,小明希望比爸爸早18分钟到达公园,则小明在步行过程中停留的时间需减少多少分钟?

题型02二次函数模型的应用

【典例1】(23-24高一上·北京平谷·期末)在早高峰,某路口通过的车辆与时间的关系近似地符合,在早高峰这段时间内.给出下列四个结论:

①通过该路口的车辆数随着时间逐渐增多;

②早上6时和早上7时通过该路口的车辆数相等;

③在任意时刻,通过路口的车辆不会超过35辆;

④在任意时刻,通过路口的车辆不会低于14辆.

依据上述关系式,其中所有正确结论的序号是 .

【典例2】(23-24高一上·广东揭阳·期末)某地西红柿上市后,通过市场调查,得到西红柿种植成本(单位:元)与上市时间(单位:天)的数据如下表:

时间79101113
种植成本1911101119

为了描述西红柿种植成本与上市时间的变化关系,现有以下四种函数模型供选择:

①,

②,

(1)选出你认为最符合实际的函数模型并说明理由,同时求出相应的函数解析式;

(2)在第(1)问的条件下,若函数在区间上的最大值为110,最小值为10,求实数的取值范围.

【变式1】(23-24高一上·湖北咸宁·自主招生)某企业为了增收节支,设计了一款成本为20元/件的工艺品投放市场进行试销. 经过调查,得到如下数据:

销售单价(元/件)30405060
明天销售量(件)500400300200

(1)把上表中 的各组对应值作为点的坐标,在下面的平面直角坐标系中描出相应的点,根据所描出的点猜想 是 的什么函数,并求出函数关系式;

(2)当销售单价定为多少时,工艺厂试销该工艺品每天获得的利润最大?最大利润是多少?(利润=销售总价-成本总价)

(3)为了支持希望工程,在实际的销售过程中该公司决定每销售一件工艺品就捐元给希望工程,公司通过销售记录发现,当销售单元价不超过51元/件时,每天扣除捐赠后的日销售利润随销售单价 的增大而增大,求 的取值范围.

【变式2】(23-24高一上·江苏盐城·期中)设是定义在[m,n]()上的函数,若存在,使得在区间上是严格增函数,且在区间上是严格减函数,则称为“含峰函数”,称为峰点,[m,n]称为含峰区间.

(1)试判断是否为[0,6]上的“含峰函数”?若是,指出峰点;若不是,请说明理由;

(2)若(,a、b、)是定义在[m,3]上峰点为2的“含峰函数”,且值域为[0,4],求a的取值范围;

【变式3】(23-24高一上·全国·课后作业)某个体经营者把开始六个月试销A,B两种商品的逐月投资金额与所获纯利润列成下表.

投资A种商品金额(万元)123456
获纯利润(万元)0.651.391.8521.841.40
投资B种商品金额(万元)123456
获纯利润(万元)0.300.590.881.201.511.79

该经营者准备在第七个月投入12万元经营这两种商品,但不知A,B两种商品各投入多少万元才合算,请你制定一个资金投入方案,使得该经营者能获得最大纯利润,并按你的方案求出该经营者第七个月可获得的最大纯利润(结果保留两位有效数字).

题型03分段函数模型的应用

【典例1】(23-24高一上·江苏宿迁·期中)新能源汽车是低碳生活的必然选择和汽车产业的发展趋势.某汽车企业为了响应国家号召,2020年积极引进新能源汽车生产设备,通过分析,全年需要投入固定成本万元.每生产(百辆)新能源汽车,需另投入成本万元,且,由市场调研知,每辆车售价万元,且生产的车辆当年能全部销售完.

(1)求出年的利润(万元)关于年产量(百辆)的函数关系式;(利润销售量售价成本)

(2)年产量为多少百辆时,企业所获利润最大?并求出最大利润.

【典例2】(23-24高一上·山东青岛·期中)新冠疫情发生以后,口罩供不应求,某口罩厂日夜加班生产,为抗击疫情做贡献.生产口罩的固定成本为400万元,每生产x万箱,需另投入成本万元,当产量不足40万箱时,;当产量不小于40万箱时,,若每箱口罩售价160元,通过市场分析,该口罩厂生产的口罩可以全部销售完.

(1)求口罩销售利润y(万元)关于产量x(万箱)的函数关系式;

(销售利润=销售总价固定成本生产成本)

(2)当产量为多少万箱时,该口罩生产厂所获得利润最大,最大利润值是多少(万元)?

【变式1】(23-24高一上·内蒙古兴安盟·期中)设某商品的利润只由生产成本和销售收入决定.生产成本C(单位:万元)与产量x(单位:百件)的函数关系是;销售收入S(单位:万元)与产量x的函数关系式为

(1)求该商品的利润关于产量x的函数解析式;(利润=销售收入-生产成本)

(2)为使该商品的利润最大化,应如何安排产量?

【变式2】(23-24高一上·新疆·期中)党的二十大报告提出“积极稳妥推进碳达峰碳中和”,降低能源消耗,建设资源节约型社会.日常生活中我们使用的灯具就具有节能环保的作用,它环保不含汞,可回收再利用,功率小,高光效,长寿命,有效降低资源消耗.经过市场调查,可知生产某种灯需投入的年固定成本为3万元,每生产万件该产品,需另投入变动成本万元,在年产量不足6万件时,,在年产量不小于6万件时,.每件产品售价为6元.假设该产品每年的销量等于当年的产量.

(1)写出年利润(万元)关于年产量(万件)的函数解析式.(注:年利润年销售收入固定成本变动成本)

(2)年产量为多少万件时,年利润最大?最大年利润是多少?

【变式3】(22-23高一上·江苏南京·阶段练习)对口帮扶是我国一项重要的扶贫开发政策,在对口扶贫工作中,某生态基地种植某中药材的年固定成本为250万元,每产出吨需另外投入可变成本万元,已知,通过市场分析,该中药材可以每顿50万元的价格全面售完,设基地种植该中药材年利润(利润销售额成本)为万元,当基底产出该中药材40吨时,年利润为190万元.

(1)年利润(单位:万元)关于年产量(单位:吨)的函数关系式;

(2)当年产量为多少时(精确到0.1吨),所获年利润最大?最大年利润是多少(精确到0.1吨)?

题型04利用对钩函数求最值或值域

【典例1】(23-24高一上·江苏宿迁·期末)如图,某居民小区要建一座八边形的休闲场所,它的主体造型平面图是由两个相同的矩形和构成的面积为的十字形地域.计划在正方形上建一座花坛,造价为1000元;在四个相同的矩形(图中阴影部分)上铺花岗岩地坪,造价为400元;在四个空角(图中四个三角形)上铺草坪,造价为200元.设长为(单位:).

(1)用表示的长度,并求的取值范围;

(2)当的长为何值时,总造价最低?最低总造价是多少?

【典例2】(23-24高一上·云南·期末)古人云:“北人参,南三七”,三七又被誉为“南国神草”,文山是三七的主产地,是“中国三七之乡”.通过对文山某三七店铺某月(30天)每天销售袋装三七粉的调查发现:每袋的销售价格(单位:元)与时间(单位:天)的函数关系近似满足,日销售量(单位:袋)与时间(单位:天)的部分数据如下表所示:

51015202530
505560656055

(1)给出以下四个函数模型:①;②;③;④.请你根据上表中的数据,从中选择最合适的一种函数模型来描述日销售量与时间的变化关系,并求出该函数的解析式;

(2)设袋装三七粉在该月的日销售收入为(单位:元),求的最小值.

【变式1】(23-24高一上·四川眉山·期末)汉服文化是反映儒家礼典服制的文化总和,通过祭服、朝服、公服、常服以及配饰体现出来.汉服文化从三皇五帝延续(清代被迫中断),通过连绵不断的继承完善着自己,是一个非常成熟并自成体系的千年文化.在当代,汉服文化正在通过汉服运动这一民间文化运动形式逐渐复兴.近年来,盛行汉服沉浸式体验,人们喜欢身着汉服在充满传统文化特色的古镇游览拍照.近30天,某文化古镇的一汉服体验店,汉服的日租赁量H(件)与日租赁价格S(元/件)都是时间t(天)的函数,其中(),.每件汉服的综合成本为10元.

(1)写出该店日租赁利润W与时间t之间的函数关系;

(2)求该店日租赁利润W的最大值.(注:租赁利润=租赁收入-租赁成本)

【变式2】(23-24高一上·山东临沂·阶段练习)已知一种设备年固定研发成本为50万元,每生产一台需另投入100元,设该公司一年内生产该设备万台,且全部售完,且每万台的销售收入(万元)与年产量(万台)的函数关系式满足:.

(1)写出年利润(万元)关于年产量(万台)的函数解析式(年利润=年销售收入-总成本).

(2)每年产量为多少万台时?该公司获得的利润最大.

【变式3】(23-24高一上·安徽安庆·阶段练习)已知某企业原有员工2000人,每人每年可为企业创利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0.5万元.据评估,当待岗员工人数不超过原有员工1%时,留岗员工每人每年可为企业多创利万元;当待岗员工人数超过原有员工1%时,留岗员工每人每年可为企业多创利0.9万元.为使企业年利润最大,应安排多少员工待岗?

强化训练

A夯实基础

一、单选题

1.(23-24高一上·安徽阜阳·期末)若幂函数在上为减函数,则m的值为(    )

A.1或3B.1C.3D.2

2.(23-24高一·全国·单元测试)2011年12月,某人的工资纳税额是元,若不考虑其他因素,则他该月工资收入为

级数全月应纳税所得额税率(%)
1不超过元3
210

注:本表所称全月应纳税所得额是以每月收入额减去(起征点)后的余额.

A.7000元B.7500元C.6600元D.5950元

3.(23-24高一上·河北石家庄·期中)下列函数中既是偶函数,又在上单调递增的是(    )

A.B.

C.D.

4.(2024·四川·二模)单位时间内通过道路上指定断面的车辆数被称为“道路容量”,与道路设施、交通服务、环境、气候等诸多条件相关.假设某条道路一小时通过的车辆数满足关系,其中为安全距离,为车速.当安全距离取时,该道路一小时“道路容量”的最大值约为(    )

A.135B.149

C.165D.195

5.(23-24高一·全国·课后作业)某单位为鼓励职工节约用水,作出了以下规定:每位职工每月用水不超过的,按每立方米元收费;用水超过的,超过部分加倍收费.某职工某月缴水费元,则该职工这个月实际用水为(    )

A.B.C.D.

6.(23-24高一·全国·课后作业)据调查,某自行车存车处,在某星期日的存车量为4000辆次,其中变速车存车费是每辆一次0.3元,普通车存车费是每辆一次0.2元.若普通车存车数为x辆次,存车费总收入为y元,则y关于x的函数关系式为(    )

A.

B.

C.

D.

7.(23-24高一上·江西新余·期末)对于函数,若存在,使得,则称点与点是函数的一对“隐对称点”,若函数的图象存在“隐对称点”,则实数的取值范围是(    )

A.B.C.D.

8.(23-24高一上·全国·课后作业)数学建模,就是根据实际问题建立数学模型,对数学模型进行求解,然后根据结果去解决实际问题.小明和他的数学建模小队现有这样一个问题: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,那么,怎样才可以提高呢?我们理想化地建立这样一个关系,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[20,200]时,车流速度v是车流密度x的一次函数.问:当车流密度多大时,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)可以达到最大?(    )

A.60B.100C.200D.600

二、多选题

9.(23-24高一·全国·课后作业)(多选题)某市出租车收费标准如下:起步价为8元,起步里程为3km(不超过3km按起步价付费);超过3km但不超过8km时,超过部分按每千米2.15元收费;超过8km时,超过部分按每千米2.85元收费,另每次乘坐需付燃油附加费1元.下列结论正确的是(    )

A.出租车行驶4km,乘客需付费9.6元

B.出租车行驶10km,乘客需付费25.45元

C.某人乘出租车行驶5km两次的费用超过他乘出租车行驶10km一次的费用

D.某人乘坐一次出租车付费22.6元,则此次出租车行驶了9km

10.(23-24高一上·福建福州·期末)边际函数是经济学中一个基本概念,在国防、医学、环保和经济管理等许多领域都有十分广泛的应用,函数的边际函数定义为.某公司每月最多生产75台报警系统装置,生产台的收入函数(单位:元),其成本的数(单位:元),利润是收入与成本之差,设利润函数为,则以下说法正确的是(    )

A.取得最大值时每月产量为台

B.边际利润函数的表达式为

C.利润函数与边际利润函数不具有相同的最大值

D.边际利润函数说明随着产量的增加,每台利润与前一台利润差额在减少

三、填空题

11.(23-24高一上·上海浦东新·期末)要建造一个高为3米,容积为48立方米的无盖长方体蓄水池.已知池底的造价为每平方米1500米,池壁的造价为每平方米1000元.该蓄水池的总造价(元)关于池底一边的长度(米)的函数关系为: .

12.(23-24高一·全国·课后作业)某在校大学生提前创业,想开一家服装专卖店,经过预算,店面装修费为10000元,每天需要房租水电等费用100元,受营销方法、经营信誉度等因素的影响,专卖店销售总收入与店面经营天数的关系是,则总利润最大时店面经营天数是 .

四、解答题

13.(23-24高一上·浙江嘉兴·期中)我国是用水相对贫乏的国家,据统计,我国的人均水资源仅为世界平均水平的.因此我国在制定用水政策时明确提出“优先满足城乡居民生活用水”,同时为了更好地提倡节约用水,对水资源使用进行合理配置,对居民自来水用水收费采用阶梯收费.某市经物价部门批准,对居民生活用水收费如下:第一档,每户每月用水不超过立方米,则水价为每立方米元;第二档,若每户每月用水超过立方米,但不超过立方米,则超过部分水价为每立方米元;第三档,若每户每月用水超过立方米,则超过部分水价为每立方米元,同时征收其全月水费的用水调节税.设某户某月用水立方米,水费为元.

(1)试求关于的函数;

(2)若该用户当月水费为元,试求该年度的用水量;

(3)设某月甲用户用水立方米,乙用户用水立方米,若之间符合函数关系:.则当两户用水合计达到最大时,一共需要支付水费多少元?

14.(23-24高三上·辽宁葫芦岛·阶段练习)某超市引进,两类有机蔬菜.在当天进货都售完的前提下,A类有机蔬菜的纯利润为3元/千克,类有机蔬菜的纯利润为5元/千克.若当天出现未售完的有机蔬菜,次日将以5折售出,此时售出的A类蔬菜的亏损为1元/千克,类蔬菜的亏损为3元/千克.已知当天未售完的有机蔬菜,次日5折促销都能售完.假设该超市A,两类有机蔬菜当天共进货100千克,其中A类有机蔬菜进货千克.假设A,类有机蔬菜进货当天可售完的质量均为50千克.

(1)试求进货当天及次日该超市这两类有机蔬菜的总盈利(单位:元)的表达式;

(2)若,求的取值范围.

B能力提升

1.(23-24高三上·安徽安庆·阶段练习)某工厂拟建一座平面图为矩形且面积为200平方米的三级污水处理池(如图),由于地形限制,长、宽都不能超过16米.如果池四周围壁建造单价为400元/米,中间两道隔壁墙建造单价为248元/米,池底建造单价为每平方米80元,池壁的厚度忽略不计.设污水池的长为米,总造价为(元),则的解析式为(    )

A.

B.

C.

D.

2.(23-24高一上·重庆·期中)若区间满足:①函数在上有定义且单调;②函数在上的值域也为,则称区间为函数的共鸣区间.请完成:(1)写出函数的一个共鸣区间 ;(2)若函数存在共鸣区间,则实数k的取值范围是 .

3.(23-24高一上·云南保山·开学考试)为落实“绿水青山就是金山银山”的发展理念,某市政部门招标一工程队负责在山脚下修建一座水库的土方施工任务.该工程队有两种型号的挖掘机,已知3台型和5台型挖掘机同时施工一小时挖土165立方米;4台型和7台型挖掘机同时施工一小时挖土225立方米.每台型挖掘机一小时的施工费用为300元,每台型挖掘机一小时的施工费用为180元.

(1)分别求每台型,型挖掘机一小时挖土多少立方米?

(2)若不同数量的型和型挖掘机共12台同时施工4小时,至少完成1080立方米的挖土量,且总费用不超过12960元.问施工时有哪几种调配方案,并指出哪种调配方案的施工费用最低,最低费用是多少元?

4.(23-24高一上·云南昆明·期中)杭州亚运会田径比赛 10月5日迎来收官,在最后两个竞技项目男女马拉松比赛中,中国选手何杰以2小时13分02秒夺得男子组冠军,这是中国队亚运史上首枚男子马拉松金牌.人类长跑运动一般分为两个阶段,第一阶段为前1小时的稳定阶段,第二阶段为疲劳阶段. 现一60kg的复健马拉松运动员进行4小时长跑训练,假设其稳定阶段作速度为 的匀速运动,该阶段每千克体重消耗体力 (表示该阶段所用时间),疲劳阶段由于体力消耗过大变为 的减速运动(表示该阶段所用时间).疲劳阶段速度降低,体力得到一定恢复,该阶段每千克体重消耗体力 已知该运动员初始体力为不考虑其他因素,所用时间为(单位:h),请回答下列问题:

(1)请写出该运动员剩余体力关于时间的函数;

(2)该运动员在4小时内何时体力达到最低值,最低值为多少?

C新定义题型

1.(23-24高一上·北京西城·期末)设函数的定义域为D,对于区间,若满足以下两条性质之一,则称I为的一个“区间”.

性质1:对任意,有;

性质2:对任意,有.

(1)分别判断区间是否为下列两函数的“区间”(直接写出结论);

①;     ②;

(2)若是函数的“区间”,求m的取值范围;

(3)已知定义在上,且图象连续不断的函数满足:对任意,且,有.求证:存在“区间”,且存在,使得不属于的所有“区间”.