当x>x2时,f(x)>g(x),且g(x)在(0,+∞)上是增函数.
∴f(2016)>g(2016)>g(8)>f(8).
三种函数模型的表达形式及其增长特点:
(1)指数函数模型:
能用指数型函数f(x)=abx+c(a,b,c为常数,a>0,b>1)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”.
(2)对数函数模型:
能用对数型函数f(x)=mlogax+n(m,n,a为常数,m≠0,x>0,a>1)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”.(3)幂函数模型:
能用幂型函数f(x)=axα+b(a,b,α为常数,a≠0,α≠1)表达的函数模型,其增长情况由a和α的取值确定,常见的有二次函数模型和反比例函数模型.
[再练一题]
1.函数f(x)=lgx,g(x)=0.3x-1的图像如图362所示.
图362
(1)试根据函数的增长差异指出曲线C1,C2分别对应的函数;
(2)比较两函数的增长差异(以两图像交点为分界点,对f(x),g(x)的大小进行比较).
【解】
(1)C1对应的函数为g(x)=0.3x-1,
C2对应的函数为f(x)=lgx.
(2)当xf(x);
当x1g(x);
当x>x2时,g(x)>f(x);
当x=x1或x=x2时,f(x)=g(x).
建立函数模型解决实际问题
假设你有一笔资金用于投资,现有三种投资方案供你选择,这三种方案的回报如下:
方案一:
每天回报40元;
方案二:
第一天回报10元,以后每天比前一天多回报10元;
方案三:
第一天回报0.4元,以后每天的回报比前一天翻一番.
请问,你会选择哪种投资方案?
【精彩点拨】 首先建立不同回报对应的函数模型,结合其图像解决问题.
【尝试解答】 设第x天所得回报是y元.
由题意,方案一:
y=40(x∈N+);
方案二:
y=10x(x∈N+);
方案三:
y=0.4×2x-1(x∈N+).
作出三个函数的图像如图:
由图可以看出,从每天回报看,在第1天到第3天,方案一最多,在第4天,方案一、二一样多,方案三最少,在第5天到第8天,方案二最多,第9天开始,方案三比其他两个方案所得回报多得多,经验证到第30天,所得回报已超过2亿元,
∴若是短期投资可选择方案一或方案二,长期的投资则选择方案三.
通过计算器计算列出三种方案的累积收入表.
天数累积收益方案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
…
一
40
80
120
160
200
240
280
320
360
400
440
…
二
10
30
60
100
150
210
280
360
450
550
660
…
三
0.4
1.2
2.8
6
12.4
25.2
50.8
102
204.4
409.2
818.8
…
∴投资1天到6天,应选方案一,投资7天方案一、二均可,投资8天到10天应选方案二,投资11天及其以上,应选方案三.
解决应用问题的关键是将应用问题转化成数学问题来解决,结合函数图像有助于直观认识函数间在不同范围的大小关系.
[再练一题]
2.有一种树木栽植五年后可成材.在栽植后五年内,年增加20%,如果不砍伐,从第六年到第十年,年增长10%,现有两种砍伐方案:
甲方案:
栽植五年后不砍伐,等到十年后砍伐.
乙方案:
栽植五年后砍伐重栽,再过五年再砍伐一次.
请计算后回答:
十年内哪一个方案可以得到较多的木材?
(不考虑最初的树苗成本,只按成材的树木计算)
【解】 设树林最初栽植量为a,甲方案在10年后树木产量为y1=a(1+20%)5(1+10%)5=a(1.2×1.1)5≈4a.
乙方案在10年后树木产量为
y2=2a(1+20%)5=2a·1.25≈4.98a.
y1-y2=4a-4.98a<0,
因此,乙方案能获得更多的木材.
[探究共研型]
选择函数模型的实际问题
探究 如图363给出了红豆生长时间t(月)与枝数y(枝)的散点图,那么最能拟合诗句“红豆生南国,春来发几枝”所提到的红豆生长时间与枝数的关系的函数模型是?
图363
【提示】 由题中图像可知,该函数模型为指数函数.
20世纪90年代,气候变化专业委员会向各国政府提供的一项报告指出:
全球气候逐年变暖的一个重要因素是人类在能源利用与森林砍伐中CO2体积分数增加,据测,1990年,1991年,1992年大气中CO2体积分数分别比1989年增加了1个可比单位,3个可比单位,6个可比单位,若用一个函数模拟20世纪90年代中每年CO2体积分数增加的可比单位数y与年份增加数x(即当年数与1989年的差)的关系,模拟函数可选用二次函数f(x)=px2+qx+r(其中p,q,r为常数),或g(x)=abx+c(a,b,c为常数且b>0,b≠1).
(1)根据题目中的数据,求f(x),g(x)的解析式;
(2)如果1994年大气中CO2体积分数比1989年增加了16个可比单位,请问以上哪个函数作为模拟函数较好?
并说明理由.
【精彩点拨】
(1)列出方程组求系数,从而求解析式;
(2)由x=5得出函数值,通过比较选择模拟函数.
【尝试解答】
(1)由题目中的数据得
解得
由
解得
所以f(x)=
x2+
x,g(x)=
·
x-3.
(2)因为f(5)=15,g(5)=17.25,f(5)更接近16,
所以选用f(x)=
x2+
x作为模拟函数好.
解决函数应用题时的常用方法:
(1)先依据给出的数据作出散点图,大体估计函数模型,设出函数模型,列出方程组求系数,即可确定出函数模型.
(2)将求出的函数通过数据比较确定出最适合的函数模型.
[再练一题]
3.某地西红柿从2月1日起开始上市.通过市场调查,得到西红柿种植成本Q(单位:
元/102kg)与上市时间t(单位:
天)的数据如下表:
时间t
50
110
250
种植成本Q
150
108
150
(1)根据上表数据,从下列函数中选取一个函数,描述西红柿种植成本Q与上市时间t的变化关系.
Q=at+b,Q=at2+bt+c,
Q=a·bt,Q=a·logbt.
(2)利用你选取的函数,求西红柿种植成本最低时的上市天数及最低种植成本.
【解】
(1)由表中数据知,当时间t变化时,种植成本并不是单调的,
故只能选择Q=at2+bt+c,
即
解得Q=
t2-
t+
.
(2)Q=
(t-150)2+
-
=
(t-150)2+100,
∴当t=150天时,西红柿的种植成本最低,为100元/102kg.
1.以下四种说法中,正确的是( )
A.幂函数增长的速度比一次函数增长的速度快
B.对任意的x>0,xa>logax
C.对任意的x>0,ax>logax
D.一定存在x0,使x>x0,总有ax0>xn>logax
【解析】 对于A,幂函数的增长速度受幂指数影响,幂指数与一次项系数不确定,增长速度不能比较,而B、C都受a的影响.
【答案】 D
2.下列函数中,随着x的增长,函数值增长速度最快的是( )
A.y=50 B.y=1000x
C.y=0.4·2x-1D.y=
lnx
【解析】 随着x的增大,函数值增长速度最快的是指数型函数,故选C.
【答案】 C
3.某种储蓄按复利计算利息,若本金为a元,每期利率为r,存期是x,本利和(本金加利息)为y元,则本利和y随存期x变化的函数关系式是________.
【解析】 已知本金为a元,利率为r,则1期后本利和为y=a+ar=a(1+r),2期后本利和为y=a(1+r)+a(1+r)r=a(1+r)2,3期后本利和为y=a(1+r)3,…,x期后本利和为y=a(1+r)x,x∈N+.
【答案】 y=a(1+r)x,x∈N+
4.三个变量y1,y2,y3随自变量x的变化情况如下表:
x
1
3
5
7
9
11
y1
5
135
625
1715
3645
6633
y2
5
29
245
2189
19685
177149
y3
5
6.1
6.61
6.95
7.20
7.40
其中关于x呈对数型函数变化的变量是____________________________________________________________________.
呈指数型函数变化的变量是________,呈幂函数型函数变化的变量是________.
【解析】 由表中数据可知,y1随x的增加成倍增加,属于幂函数型函数变化,y2随x的增加成“几何级数”增加,属于指数型函数变化,y3随x的增加增加越来越慢,属于对数函数变化.
【答案】 y3 y2 y1
5.用模型f(x)=ax+b来描述某企业每季度的利润f(x)(亿元)和生产成本投入x(亿元)的关系.统计表明,当每季度投入1(亿元)时利润y1=1(亿元),当每季度投入2(亿元)时利润y2=2(亿元),当每季度投入3(亿元)时利润y3=2(亿元).又定义:
当f(x)使[f
(1)-y1]2+[f
(2)-y2]2+[f(3)-y3]2的数值最小时为最佳模型.
(1)当b=
时,求相应的a使f(x)=ax+b成为最佳模型;
(2)根据题
(1)得到的最佳模型,请预测每季度投入4(亿元)时利润y4(亿元)的值.
【导学号:
04100067】
【解】
(1)b=
时,[f
(1)-y1]2+[f
(2)-y2]2+[f(3)-y3]2
=14
2+
,
∴a=
时,f(x)=
x+
为最佳模型.
(2)f(x)=
+
,则y4=f(4)=
.