1.4.1生活中的优化问题举例(学、教案)---含答案
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1.4.4 生活中的优化问题举例【教课目的】:(1)知识与技术:生活中常常碰到求收益最大、用料最省、效率最高等问题,这些问题都是优化问题,感觉解决这些优化问题(也称最值问题)的特别现实的意义。
(2)感情态度与价值观:让学生充足领会到生活中到处有数学。
(3 )过程与方法:培育学生主动发现问题、剖析问题、解决问题的能力,进一步培育学生应用数学的意识 , 领会导数在解决实质问题中的作用 .【教课要点】:正确理解求最优化问题的意义;【教课难点】:数学模型的成立;【教课打破点】:查漏补缺,实时纠正,学习中存在的问题【教法和学法设计】:教法:情形研究,师生互动。
学法:自主研究,合作沟通。
【课前准备】: Powerpoint【教课过程设计】:教课活动设计企图教课环节一、※作业存在的问题:练习格式问题评讲求导过程不熟习........※《同步》习题二、房价应订为多少查漏补缺,实时纠正,学习中存在的问题补增补例题:某旅馆有50个房间供游旅居住,当每个房间每日的订价为180元时,房间会充所有住满;房间的单价每增添10元,就会有练一个房间安闲.假如游旅居住宅间,旅馆每日习每间需花销20元的各样维修费.房间订价多少时,旅馆的收益最大?解:设旅馆订价为 (180+10x)元时,旅馆的收益W最大经过实例创建问题情境,培育学生的分析能力,激发他们的学习兴趣。
练习练习 2:已知某商品为 a 元/件,依据过去经验,当售价是 b( b≥4a)元/件时,可卖出 c 件,市场检查表3明,当售价降落 10%时,销量可增添4 0%,现决定一次性降价,当售价定为多少时,可获取的收益最大?让学生充足发布建议,指引学生发现问题、思虑问题练习:用总长的钢条制成一个长方体容器的框架,假如所制做容器的底面的一边比另一边长,那么高为多少时容器的容积最大?并求出它的最大容积。
解:设容器底面短边长为x m,则另一边长为x 0.5 m,高为 4 x44 x 2x由2x 0 和 x 0 ,得0 x ,设容器的容积为ym 3,设置这个则有 y x x 2x 0 x练习,既能够提升培育学生独立整理,得 y 2x 3 2.2 x 2 ,思虑的能力,练习∴ y 6x 2 x 1.6 令 y 0 ,有6x 2 0 ,又可加强对优即15 x 2 11 4 0 ,化问题的理x4 解,解得x 1,x2 (不合题意,舍去)。
生活中的优化问题举例引言生活中,我们经常面临各种各样的问题和挑战。
为了提高效率、提升生活质量,我们需要不断寻找解决问题的方法和策略。
在这篇文章中,我们将探讨生活中的优化问题,并给出一些实际的例子来说明如何应对这些问题。
什么是优化问题?优化问题是指在给定的限制条件下,寻找一个最优解的问题。
通过优化,我们可以最大限度地提高效率、降低成本、提升满意度等。
在生活中,我们可以将优化问题应用于各个领域,如时间管理、健康管理、金融规划等。
生活中的优化问题举例1. 时间管理时间管理是一个常见的生活优化问题。
我们每天都面临着有限的时间资源,如何合理分配时间成为了一个重要的课题。
以下是一些可以帮助我们优化时间管理的方法和技巧:1.制定优先级:将任务按照重要性和紧急性进行排序,优先处理重要且紧急的任务,避免因琐碎的事务耗费过多时间。
2.打破大目标:学会将大目标分解成小目标,逐步推进。
这样可以减少任务的压力,并更好地管理时间。
3.制定时间表:制定一个明确的时间表,为每项任务规定固定的时间段。
这样可以提高效率,并避免时间的浪费。
4.利用时间碎片:充分利用日常生活中的碎片化时间,比如排队等待、交通工具上的时间,可以用来读书、听课等。
2. 健康管理健康是幸福生活的基石,因此健康管理也成为了一个重要的优化问题。
以下是一些可以帮助我们优化健康管理的方法和策略:1.合理饮食:均衡饮食是健康的基础。
合理控制饮食,摄入适量的营养物质,避免过量或偏食,有助于维持身体的健康状态。
2.积极运动:适量的运动可以帮助我们保持身体健康和心理平衡。
根据个人情况选择合适的运动方式和时间,如慢跑、游泳、瑜伽等。
3.规律作息:良好的作息习惯对于身体和心理健康至关重要。
合理安排睡眠时间,确保充足的休息,有助于保持精力充沛和情绪稳定。
4.健康检查:定期进行身体检查,及时发现和处理潜在的健康问题,有助于预防和治疗疾病。
3. 金融规划金融规划是一个经济优化的问题。
生活中的优化问题举例
以下是一些生活中常见的优化问题举例:
1. 路线规划:对于一次旅行或者日常通勤,如何选择最短或最快的路线,以节省时间和资源。
2. 日程安排:如何合理分配时间,使得工作效率最大化,同时留出时间进行休息和娱乐。
3. 购物决策:在购买商品时,如何选择最佳的品牌、型号或价格,以满足需求并节约开支。
4. 饮食计划:如何合理安排饮食,以保证营养均衡,同时避免浪费和过量摄入。
5. 能源使用:如何优化能源的使用,例如合理设置空调温度、减少电器待机时间等,以节约能源成本并保护环境。
6. 个人理财:如何合理规划个人财务,包括投资、储蓄和债务,以实现财务增长并达到目标。
7. 旅游安排:在进行旅游计划时,如何选择最佳的目的地、交通方式、住宿和活动,以满足旅行的需求。
8. 学习方法:如何优化学习方法,例如选择适合个人的学习时间、学习环境和学习资源,以提高学习效率。
9. 生活习惯:如何培养健康的生活习惯,例如规律作息、科学饮食和适度运动,以改善身体健康。
10. 时间管理:如何合理分配时间,设置优先级和避免拖延,以提高工作和生活的效率。
1.4生活中的优化问题举例教学目标:掌握导数在生活中的优化问题问题中的应用教学重点:掌握导数生活中的优化问题问题中的应用.教学过程一、复习:利用导数求函数极值和最值的方法二、引入新课例1在边长为60 cm 的正方形铁片的四角切去相等的正方形,再把它的边沿虚线折起(如图),做成一个无盖的方底箱子,箱底的边长是多少时,箱底的容积最大?最大容积是多少? 解法一:设箱底边长为x cm ,则箱高602x h -=cm ,得箱子容积 260)(322x x h x x V -== )600(<<x . 令 23()602x V x x '=-=0,解得 x=0(舍去),x=40,并求得 V(40)=16 000由题意可知,当x 过小(接近0)或过大(接近60)时,箱子容积很小,因此,16 000是最大值答:当x=40cm 时,箱子容积最大,最大容积是16 000cm 3解法二:设箱高为x cm ,则箱底长为(60-2x )cm ,则得箱子容积 x x x V 2)260()(-=)300(<<x .(后面同解法一,略)由题意可知,当x 过小或过大时箱子容积很小,所以最大值出现在极值点处.事实上,可导函数260)(322x x h x x V -==、x x x V 2)260()(-=在各自的定义域中都只有一个极值点,从图象角度理解即只有一个波峰,是单峰的,因而这个极值点就是最值点,不必考虑端点的函数值例2圆柱形金属饮料罐的容积一定时,它的高与底与半径应怎样选取,才能使所用的材料最省?解:设圆柱的高为h ,底半径为R ,则表面积S=2πRh+2πR 2由V=πR 2h ,得2V h Rπ=,则S(R)= 2πR2V R π+ 2πR 2=2V R+2πR 2 令 22()V s R R '=-+4πR=0 解得,,从而h=2V R π即 h=2R因为S(R)只有一个极值,所以它是最小值答:当罐的高与底直径相等时,所用材料最省变式:当圆柱形金属饮料罐的表面积为定值S 时,它的高与底面半径应怎样选取,才能使所用材料最省?提示:S =2Rh π+22R π⇒h =R R S ππ222- ⇒V (R )=R R S ππ222-πR 2=3221)2(21R SR R R S ππ-=- )('R V )=026R S π=⇒ ⇒R h R Rh R 222622=⇒+=πππ.例3已知某商品生产成本C 与产量q 的函数关系式为C =100+4q ,价格p 与产量q 的函数关系式为q p 8125-=.求产量q 为何值时,利润L 最大? 分析:利润L 等于收入R 减去成本C ,而收入R 等于产量乘价格.由此可得出利润L 与产量q 的函数关系式,再用导数求最大利润. 解:收入211252588R q p q q q q ⎛⎫=⋅=-=- ⎪⎝⎭, 利润221125(1004)2110088L R C q q q q q ⎛⎫=-=---=-- ⎪⎝⎭(0100)q << 令0L '=,即12104q -+=,求得唯一的极值点84q = 答:产量为84时,利润L 最大小结:本节课学习了导数在解决实际问题中的应用.课堂练习:第37页练习A 、B课后作业:第38页B:5,6,7。
1.4.1生活中的优化问题举例(学、教案)---含答案
§1.4.1生活中的优化问题举例
课前预习学案
【预习目标】
预习优化问题,初步体会导数在解决实际问题中的作用。
【预习内容】
1、简述如何利用导数求函数极值和最值?
2、通常称为优化问题。
3、利用导数解决优化问题的基本思路:
优化
【提出疑惑】
同学们,通过你的自主学习,你还有哪些疑惑,请把它填在下面的表格中
(一)合作探究、精讲点拨
例1:海报版面尺寸的设计
学校或班级举行活动,通常需要张贴海报进行宣传。
现让你设计一张如图1.4-1所示的竖向张贴的海报,要求版心面积为128dm2,上、下两边各空2dm,左、右两边各空1dm。
如何设计海报的尺寸,才能使四周空心面积最小?
探究1:在本问题中如何恰当的使用导数工具来解决最优需要?
例2.饮料瓶大小对饮料公司利润的影响
①你是否注意过,市场上等量的小包装的物品一般比大包装的要贵些?
②是不是饮料瓶越大,饮料公司的利润越大?
【背景知识】:某制造商制造并出售球型瓶装的某种饮料.瓶子的制造成本是2
分,其中r是
0.8r
瓶子的半径,单位是厘米。
已知每出售1 mL的饮料,制造商可获利 0.2 分,且制造商能制作的瓶子的最大半径为 6cm.
问题:①瓶子的半径多大时,能使每瓶饮料的利润最大?
①瓶子的半径多大时,每瓶的利润最小?
探究2:换一个角度:如果我们不用导数工具,直接从函数的图像上观察,会有什么发现?
例3.磁盘的最大存储量问题
计算机把数据存储在磁盘上。
磁盘是带有磁性介质的圆盘,并有操作系统将其格式化成磁道和扇区。
磁道是指不同半径所构成的同心轨道,扇区是指被同心角分割所成的扇形区域。
磁道上的定长弧段可作为基本存储单元,根据其磁化与否可分别记录数据0或1,这个基本单元通常被称为比特(bit)。
为了保障磁盘的分辨率,磁道之间的宽度必需大于m,每比特所占用的磁道长度不得小于n。
为了数据检索便利,磁盘格式化时要求所有磁道要具有相同的比特数。
问题:现有一张半径为R的磁盘,它的存储区是半径介于r与R之间的环形区域.
①是不是r越小,磁盘的存储量越大?
②r为多少时,磁盘具有最大存储量(最外
面的磁道不存储任何信息)?
探究3:如果每条磁道存储的信息与磁道的长度成正比,那么如何计算磁盘的存储量?此时,是不是r越小,磁盘的存储量越大?
(三)反思总结
1、导数在解决实际生活中的问题应用方向是什么?
2、解决优化问题的方法是怎样的?
(四)当堂检测
练习:圆柱形金属饮料罐的容积一
定时,它的高与底与半径应怎样选取,
才能使所用的材料最省?
变式:当圆柱形金属饮料罐的表面积为定值S时,它的高与底面半径应怎样选取,才能使所用材料最省?
课后练习与提高
1、一边长为a的正方形铁片,铁片的四角截去四个边长均为x的小正方形,然后做成一个无盖的方盒。
①试把方盒的体积V表示为x的函数。
②x多大时,方盒的容积V最大?
2、某宾馆有50个房间供游客居住,当每个房间定价为每天180元时,房间会全部住满;房间单价每增加10元,就会有一个房间空闲。
如果游客居住房间,宾馆每天需花费20元的各种维护费用,房间定价多少时,宾馆利润最大?
§1.4.1生活中的优化问题举例
【教学目标】
1、会解决使利润最大、用料最省、效率最
高等优化问题,深入体会导数在解决实际问题中的作用;
2、提高将实际问题转化为数学问题的能力。
【教学重难点】
教学重点:利用导数解决生活中的一些优化问题.
教学难点:理解导数在解决实际问题时的作用,并利用其解决生活中的一些优化问题。
【教学过程】
(一)预习检查、总结疑惑
检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑,使教学具有了针对性。
(二)情景导入、展示目标
教师:我们知道,汽油的消耗量w(单位:L)与汽车的速度v(单位:km/h)之间有一定的关系,汽油的消耗量w是汽车速度v的函数.根据你的生活经验,思考下面两个问题:
①是不是汽车的速度越快,汽车的消耗量越
大?
②“汽油的使用率最高”的含义是什么?
通过实际问题引发学生思考,进而导入本节课,并给出本节目标。
(三)合作探究、精讲点拨
(1)提出概念
生活中经常遇到求利润最大、用料最省、效率最高等问题,这些问题通常称为优化问题.通过前面的学习,我们知道,导数是求函数最大(小)值的有力工具.这一节,我们利用导数,解决一些生活中的优化问题.
(2)引导探究
例1:海报版面尺寸的设计
学校或班级举行活动,通常需要张贴海报进行宣传。
现让你设计一张如图1.4-1所示的竖向张贴的海报,要求版心面积为128dm2,上、下两边各空2dm,左、右两边各空1dm。
如何设计海报的尺寸,才能使四周空心面积最小?
探究1:在本问题中如何恰当的使用导数工具来解决最优需要?
例2.饮料瓶大小对饮料公司利润的影响
①你是否注意过,市场上等量的小包装的物品一般比大包装的要贵些?
②是不是饮料瓶越大,饮料公司的利润越
大?
【背景知识】:某制造商制造并出售球型瓶装的某种饮料.瓶子的制造成本是2
分,其中r是瓶子的半径,单位是厘米。
0.8r
已知每出售1 mL的饮料,制造商可获利 0.2 分,且制造商能制作的瓶子的最大半径为 6cm 问题:①瓶子的半径多大时,能使每瓶饮料的利润最大?
②瓶子的半径多大时,每瓶的利润最小?
探究2:换一个角度:如果我们不用导数工具,直接从函数的图像上观察,会有什么发现?
例3.磁盘的最大存储量问题
计算机把数据存储在磁盘上。
磁盘是带有磁性介质的圆盘,并有操作系统将其格式化成磁道和扇区。
磁道是指不同半径所构成的同心轨道,扇区是指被同心角分割所成的扇形区域。
磁道上的定长弧段可作为基本存储单元,根据其磁化与否可分别记录数据0或1,这个基本单元通常被称为比特(bit)。
为了保障磁盘的分辨率,磁道之间的宽度必需大于m,每比特所占用的磁道长度不得小于n。
为了数据检索便利,磁盘格式化时要求所有磁道
要具有相同的比特数。
问题:现有一张半径为R的磁盘,它的存储区是半径介于r与R之间的环形区域.
①是不是r越小,磁盘的存储量越大?
②r为多少时,磁盘具有最大存储量(最外
面的磁道不存储任何信息)?
探究3:如果每条磁道存储的信息与磁道的长度成正比,那么如何计算磁盘的存储量?此时,是不是r越小,磁盘的存储量越大?
由学生结合已有的知识,提出自己的看法,同伴之间进行交流。
老师及时点评指导,最后归纳、总结,讲评。
(四)反馈测评
练习:圆柱形金属饮料罐的容积一
定时,它的高与底与半径应怎样选取,
才能使所用的材料最省?
变式:当圆柱形金属饮料罐的表面积为定值
S 时,它的高与底面半径应怎样选取,才能使所用材料最省?
(五)课堂总结
导数在实际生活中的应用方向:主要是解决
有关函数最大值、最小值的实际问题,主要有以下几个方面:1、与几何有关的最值问题;2、与物理学有关的最值问题;3、与利润及其成本有关的最值问题;4、效率最值问题。
解决优化问题的方法:首先是需要分析问题
中各个变量之间的关系,建立适当的函数关系,并确定函数的定义域,通过创造在闭区间内求函数取值的情境,即核心问题是建立适当的函数关系。
再通过研究相应函数的性质,提出优化方案,使问题得以解决,在这个过程中,导数是一个有力的工具.
利用导数解决优化问题的基本思路: 解决作用函数表示的优化
用导数解决
优化问题
【作业布置】
发导学案、布置预习。