[点石成金] 一般地,涉及增长率问题、存蓄利息问题、细胞分裂问题等,都可以考虑用指数函数的模型求解.求解时注意指数式与对数式的互化,指数函数的值域的影响以及实际问题中的条件限制.
[方法技巧] 解函数应用问题的四步骤
(1)审题:
弄清题意,分清条件和结论,理顺数量关系,初步选择函数模型;
(2)建模:
将自然语言转化为数学语言,将文字语言转化为符号语言,利用数学知识,建立相应的函数模型;
(3)解模:
求解函数模型,得出数学结论;
(4)还原:
将数学结论还原为实际意义的问题.
以上过程用框图表示如下:
[易错防范] 1.解应用题思路的关键是审题,不仅要明白、理解问题讲的是什么,还要特别注意一些关键的字眼(如“几年后”与“第几年后”).
2.在解应用题建模后一定要注意定义域,建模的关键是注意寻找量与量之间的相互依赖关系.
3.解决完数学模型后,注意转化为实际问题写出总结答案.
真题演练集训
1.[2016·四川卷]某公司为激励创新,计划逐年加大研发资金投入.若该公司2015年全年投入研发资金130万元,在此基础上,每年投入的研发资金比上一年增长12%,则该公司全年投入的研发资金开始超过200万元的年份是( )
(参考数据:
lg1.12≈0.05,lg1.3≈0.11,lg2≈0.30)
A.2018年B.2019年
C.2020年D.2021年
答案:
B
解析:
根据题意,知每年投入的研发资金增长的百分率相同,所以,从2015年起,每年投入的研发资金组成一个等比数列{an},其中,首项a1=130,公比q=1+12%=1.12,所以an=130×1.12n-1.由130×1.12n-1>200,两边同时取对数,得n-1>
,又
≈
=3.8,则n>4.8,即a5开始超过200,所以2019年投入的研发资金开始超过200万元,故选B.
2.[2015·北京卷]汽车的“燃油效率”是指汽车每消耗1升汽油行驶的里程,如图描述了甲、乙、丙三辆汽车在不同速度下的燃油效率情况.下列叙述中正确的是( )
A.消耗1升汽油,乙车最多可行驶5千米
B.以相同速度行驶相同路程,三辆车中,甲车消耗汽油最多
C.甲车以80千米/小时的速度行驶1小时,消耗10升汽油
D.某城市机动车最高限速80千米/小时.相同条
件下,在该市用丙车比用乙车更省油
答案:
D
解析:
根据图象所给数据,逐个验证选项.
根据图象知消耗1升汽油,乙车最多行驶里程大于5千米,故选项A错;以相同速度行驶时,甲车燃油效率最高,因此以相同速度行驶相同路程时,甲车消耗汽油最少,故选项B错;甲车以80千米/小时的速度行驶时燃油效率为10千米/升,行驶1小时,里程为80千米,消耗8升汽油,故选项C错;最高限速80千米/小时,丙车的燃油效率比乙车高,因此相同条件下,在该市用丙车比用乙车更省油,故选项D对.
3.[2014·湖南卷]某市生产总值连续两年持续增加.第一年的增长率为p,第二年的增长率为q,则该市这两年生产总值的年平均增长率为( )
A.
B.
C.
D.
-1
答案:
D
解析:
设年平均增长率为x,原生产总值为a,
则(p+1)(q+1)a=a(1+x)2,解得x=
-1,故选D.
4.[2015·四川卷]某食品的保鲜时间y(单位:
h)与储藏温度x(单位:
℃)满足函数关系y=ekx+b(e=2.718…为自然对数的底数,k,b为常数).若该食品在0℃的保鲜时间是192h,在22℃的保鲜时间是48h,则该食品在33℃的保鲜时间是________h.
答案:
24
解析:
由已知条件,得192=eb,∴b=ln192.
又∵48=e22k+b=e22k+ln192=192e22k=192(e11k)2,
∴e11k=
=
=.设该食品在33℃的保鲜时间是th,则t=e33k+ln192=192e33k=192(e11k)3=192×
3=24.
课外拓展阅读
利用函数模型巧解抽象函数问题
函数部分有一类抽象函数问题,这类问题给定函数f(x)的某些性质,要证明它的其他性质,或利用这些性质解一些不等式或方程.这些题目的设计一般都有一个基本函数作为“模型”,若能分析猜测出这个函数模型,结合这个函数模型的其他性质来思考解题方法,那么这类问题就能简单获解.
[典例1] 已知函数f(x)对任意实数x,y均有f(x+y)=f(x)+f(y),且当x>0时有f(x)>0,f(-1)=-2,求f(x)在[-2,1]上的值域.
[思路分析]
―→
[解] 因为对任意实数x,y均有f(x+y)=f(x)+f(y),
令x=y=0,则f(0)=f(0)+f(0),故f(0)=0;
再令y=-x,则f(x-x)=f(x)+f(-x)=0,
所以f(-x)=-f(x),即f(x)为奇函数.
设x10.
因为当x>0时,f(x)>0,所以f(x2-x1)>0.
所以f(x2)-f(x1)=f(x2-x1)>0,所以f(x)为R上的增函数.
又f(-2)=f(-1-1)=2f(-1)=-4,
f
(1)=-f(-1)=2,
所以当x∈[-2,1]时,f(x)∈[-4,2].
[典例2] 设函数f(x)的定义域是R,对于任意实数m,n,恒有f(m+n)=f(m)·f(n),且当x>0时,0(1)求证:
f(0)=1,且当x<0时,有f(x)>1;
(2)判断f(x)在R上的单调性.
[思路分析]
(1)[证明] 因为对任意实数m,n,恒有f(m+n)=f(m)·f(n),
令m=1,n=0,则f
(1)=f
(1)·f(0).
因为当x>0时,0设m=x<0,n=-x>0,所以f(0)=f(x)·f(-x),
所以f(x)=
=
>1.
即当x<0时,有f(x)>1.
(2)[解] 设x10,
所以0由
(1)知,f(x1)>0,
所以f(x2)-f(x1)=f[(x2-x1)+x1]-f(x1)=f(x2-x1)·f(x1)-f(x1)=f(x1)[f(x2-x1)-1]<0,
即f(x2)[典例3] 设函数f(x)满足f
=f(x)-f(y).
(1)求证:
f
(1)=0;
(2)求证:
f(xn)=nf(x)(n∈N).
[证明]
(1)令x=y=1,则f
=f
(1)-f
(1)=0,从而f
(1)=0.
(2)因为f(xy)=f
=f(x)-f
=f(x)-f
(1)+f(y)=f(x)+f(y),
所以f(xn)=f(x·x·x·…·x)=nf(x)(n∈N).
n个x
归纳总结
利用函数模型解决抽象函数问题时,可以先从题设条件及欲证结论入手,多方面猜想函数模型,然后以此函数模型为桥梁,找出证明抽象函数其他性质的方法.常见的抽象函数的性质与对应的特殊函数模型的对照表如下:
抽象函数的性质
特殊函数模型
①f(x+y)=f(x)+f(y)(x>0,y>0);
②f(x-y)=f(x)-f(y)(x>0,y>0)
正比例函数
f(x)=kx(k≠0)
①f(x)f(y)=f(x+y)(x,y∈R);
②
=f(x-y)(x,y∈R,f(y)≠0)
指数函数
f(x)=ax
(a>0,a≠1)
①f(xy)=f(x)+f(y)(x>0,y>0);
②f
=f(x)-f(y)(x>0,y>0)
对数函数
f(x)=logax
(a>0,a≠1)
①f(xy)=f(x)f(y)(x,y∈R);
②f
=
(x,y∈R,y≠0)
幂函数
f(x)=xn