高一数学人教A版必修一学案3.2.1几类不同增长的函数模型

优质资料---欢迎下载“几种不同增长的函数模型”教学设计一、 教材分析（一） 、教学内容本节课的内容是高中数学必修1第三章《函数的应用》的第二节“几种不同增长的函数模型”第一课时，根据课程设置要求，“几种不同增长的函数模型”需用2个课时，因此我把教材中的例题1和例题2作为第一课时。

（二）教材的地位和作用本节课要求学生通过实例分析，体会“直线上升”“指数爆炸”“对数增长”的含义及其在实际生活中的应用。

它既是第二章基本初等函数知识的延续，又为函数模型的应用打下了基础，起着承前起后的作用。

（三）、教学目标和要求1、知识目标：利用计算工具，比较指数函数、对数函数、幂函数间的增长差异，结合实例体会直线上升，指数爆炸，对数增长等不同函数增长的含义。

2、能力目标：通过对几种不同增长的函数模型的分析，体会它们间的差异，培养学生利用图表分析问题的能力和数据处理能力；了解函数模型的广泛应用；培养学习数学的兴趣。

3、情感目标：通过对几种不同增长的函数模型的探究，体验指数函数、对数函数、幂函数与现实世界的密切联系及其在刻划现实生活中的作用。

（四）、教学重难点：重点: 认识指数函数、对数函数、幂函数等函数模型的增长差异，体会直线上升、指数爆炸、对数增长；应用函数模型解决简单问题。

难点：学生对指数函数、对数函数、幂函数的增长速度的认识还很少所以让学生比较这几种函数的增长差异会有一定困难；如何选择适当的函数模型分析解决实际问题是另一个困难。

二、教学方法：问题探究和启发式相结合的教学方法． 三、教学工具：电脑多媒体四、教学过程1、复习、引入：在《基本初等函数》中我们学习了哪几种函数？ 2、创设问题情境一： （展示细胞生长故事的课件）12222324回顾：某种细胞分裂时，由1个分裂成两个，两个分裂成4个……，一个这样的细胞分裂x 次后，得到的细胞个数y 与x 的函数关系是。

第一次第二次第三次第四次引导学生观察，思考，回答问题。

1.列表并在同一坐标系中画出上面这三个函数的图象（a=2).
x
0.2 0.6 1.0 1.4 y
y=2x 1.149 1.516 2 2.639 5
y=x2 0.04 0.36 1 1.96 4 y=log2x -2.322 -0.737 0 0.485 3
1.8 2.2 2.6 3.0 3.4 … 2
即当x [10,1000时] ，是否有
y log7 x 1 0.25
x
x
令f (x) log7 x+1-0.25x,x [10,1000] 利用计算机作出函数 f (x) 的图象
由图象可知它是递减的， 因此 f (x) f (10) 0.3167 0,
即 log7 x 1 0.25x
y=2x y=x2 B
从图象看出y=log2x的图象与另外两函数 的图象没有交点，且总在另外两函数图 象的下方，y=x2的图象与y=2x的图象有两 个交点(2，4)和（4，16）.
4 A y=log2x 1 o 1234 x
3.根据图象,分别写出使不等式 log2x<2x<x2和log2x<x2<2x成立的自 变量x的取值范围.
其中哪个模型能符合公司的要求？
思路分析：
某个奖励模型符合公司要求，就是依据这个模型进行奖 励时，奖金总数不超过5万元，同时奖金不超过利润的 25%，由于公司总的利润目标为1000万元，所以人员销售 利润一般不会超过公司总的利润.
于是，只需在区间[10,1000]上，检验三个模型是否符合 公司要求即可.
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3.2函数模型及其应用
3.2.1几类不同增长的函数模型
1.利用函数图象及数据表格，比较指数函数，对数函 数及幂函数的增长差异; 2.结合实例体会直线上升、指数爆炸、对数增长等不 同增长的函数模型的意义; 3.体会数学在实际问题中的应用价值.

高中数学学习材料马鸣风萧萧*整理制作函数模型及其应用3.2.1 几类不同增长的函数模型【选题明细表】题号知识点、方法易中难图象信息迁移问题3、6 7应用函数模型解决问题4、5 9 指数、对数、幂函数模型的比较1、2 8基础达标1.某公司为了适应市场需求对产品结构作了重大调整,调整后初期利润增长迅速,后来增长越来越慢,若要建立恰当的函数模型来反映该公司调整后利润y与时间x 的关系,可选用( D )(A)一次函数 (B)幂函数(C)指数型函数(D)对数型函数解析:初期增长迅速,后来增长越来越慢,可用对数型函数模型来反映y与x的关系,故选D.2.(2012陕西师大附中高一期中)四个物体同时从某一点出发向前运动,其路程f i(x)(i=1,2,3,4)关于时间x(x>1)的函数关系是f1(x)=x2,f2(x)=2x,f3(x)=log2x,f4(x)=2x,如果它们一直运动下去,最终在最前面的物体具有的函数关系是( D )(A)f1(x)=x2 (B)f2(x)=2x(C)f3(x)=log2x (D)f4(x)=2x解析:由增长速度可知,当自变量充分大时,指数函数的值最大,故选D.3.在某种金属材料的耐高温实验中,温度y(℃)随着时间t(min)变化的情况由计算机记录后显示的图象如图所示:现给出下列说法:①前5 min温度增加越来越快;②前5 min温度增加越来越慢;③5 min后温度保持匀速增加;④5 min后温度保持不变.其中说法正确的是( C )(A)①④(B)②④(C)②③(D)①③解析:前5 min,温度y随x增加而增加,增长速度越来越慢;5 min后,温度y随x的变化曲线是直线,即温度匀速增加.故②③正确.故选C. 4.如图,点P在边长为1的正方形边上运动,设M是CD的中点,则当P沿A B C M运动时,点P经过的路程x与△APM的面积y之间的函数y=f(x)的图象大致是( A)解析:依题意,当0<x≤1时,S△APM=×1×x=x; 当1<x≤2时,S△APM=S梯形ABCM-S△ABP-S△PCM=×(1+)×1-×1×(x-1)-××(2-x)=-x+;当2<x≤2.5时,S△APM=S梯形ABCM-S梯形ABCP=×(1+)×1-×(1+x-2)×1=-x+=-x+.∴y=f(x)=--再结合图象知应选A.5.(2012济南高一检测)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y=f(x)的图象大致是( D )解析:设该林区的森林原有蓄积量为a,由题意可得ax=a(1+0.104)y,故y=log1.104x(x≥1).函数为对数函数,所以函数y=f(x)的图象大致为D中图象.故选D.6.如图表示一位骑自行车和一位骑摩托车的旅行者在相距80 km的甲、乙两城间从甲城到乙城所行驶的路程与时间之间的函数关系,有人根据函数图象,提出了关于这两个旅行者的如下信息:(1)骑自行车者比骑摩托车者早出发3 h,晚到1 h;(2)骑自行车者是变速运动,骑摩托车者是匀速运动;(3)骑摩托车者在出发1.5 h后追上了骑自行车者;(4)骑摩托车者在出发1.5 h后与骑自行车者速度一样.其中正确信息的序号是.解析:看时间轴易知(1)正确;骑摩托车者行驶的路程与时间的函数图象是直线,所以是匀速运动,而骑自行车者行驶的路程与时间的函数图象是折线,所以是变速运动,因此(2)正确;两条曲线的交点的横坐标对应着4.5,故(3)正确,(4)错误.答案:(1)(2)(3)能力提升7.(2013山东实验中学高一月考)为了预防流感,某学校对教室用药熏消毒法进行消毒.已知药物释放过程中,室内每立方米空气中的含药量y(毫克)与时间t(小时)成正比;药物释放完毕后,y与t的函数关系式为y=()t-a(a为常数),如图所示,根据图中提供的信息,回答下列问题:(1)从药物释放开始,每立方米空气中的含药量y(毫克)与时间t(小时)之间的函数关系式为 .(2)据测定,当空气中每立方米的含药量降低到0.25毫克以下时,学生方可进教室,那么从药物释放开始,至少需要经过小时后,学生才能回到教室.解析:(1)∵药物释放过程中,室内每立方米空气中的含药量y与时间t成正比,∴设y=kt,代入点(0.1,1),得k=10,∴y=10t(0≤t≤0.1).同理,将点(0.1,1)代入解析式y=()t-a,得a=0.1,综上可知y=≤-(2)令y=0.25,解得t1=0.025,t2=0.6,∴从药物释放开始,至少需要0.6小时后,学生才能回到教室.答案:(1)y=≤-(2)0.68.画出函数f(x)=与函数g(x)=x2-2的图象,并比较两者在[0,+∞)上的大小关系. 解:函数f(x)与g(x)的图象如下.根据图象易得:当0≤x<4时,f(x)>g(x);当x=4时,f(x)=g(x);当x>4时,f(x)<g(x).9.奇瑞曾在2009年初公告:2009年生产目标定为39.3万辆;而奇瑞董事长极力表示有信心达成这个生产目标,并在2009年实现更为平衡的增长.我们不妨来看看近三年奇瑞的政绩吧:2006年,奇瑞汽车年销量8万辆;2007年,奇瑞汽车年销量18万辆;2008年,奇瑞汽车年销量30万辆;如果我们分别将2006年,2007年,2008年,2009年定义为第一,第二,第三,第四年.现在你有两个函数模型:二次函数模型f(x)=ax2+bx+c(a≠0),指数函数模型g(x)=a·b x+c(a≠0,b>0,b≠1),哪个模型能更好地反映奇瑞公司年销量y与年份x 的关系?解:建立年销量y与年份x的函数,可知函数必过点(1,8),(2,18),(3,30).(1)构造二次函数模型f(x)=ax2+bx+c(a≠0),将点坐标代入,可得解得a=1,b=7,c=0,则f(x)=x2+7x,故f(4)=44,与计划误差为4.7.(2)构造指数函数模型g(x)=a·b x+c(a≠0,b>0,b≠1),将点坐标代入,可得解得a=,b=,c=-42,则g(x)=·()x-42,故g(4)=·()4-42=44.4,与计划误差为5.1.由(1)(2)可得,f(x)=x2+7x模型能更好地反映奇瑞公司年销量y与年份x的关系.。

3．2.1几类不同增长的函数模型学习目标1．结合实例体会直线上升、指数爆炸、对数增长等不同增长的函数模型意义，理解它们的增长差异性．2．能够借助信息技术，利用函数图象及数据表格，对几种常见增长类型的函数的增长状况进行比较，初步体会它们的增长差异性；收集一些社会生活中普遍使用的函数模型(指数函数、对数函数、幂函数、分段函数等)，了解函数模型的广泛应用．自学导引函数性质y＝a x(a>1)y＝log a x(a>1)y＝x n(n>0) 在(0，＋∞)上的增减性增函数增函数增函数图象的变化随x的增大逐渐变“陡”随x的增大逐渐趋于稳定随n值而不同xan(1)对于指数函数y＝a x和幂函数y＝x n(n>0)在区间(0，＋∞)上，无论n比a大多少，尽管在x的一定范围内，a x会小于x n，但由于y＝a x的增长快于y＝x n的增长，因此总存在一个x0，当x>x0时，就会有a x>x n.(2)对于对数函数y＝log a x(a>1)和幂函数y＝x n(n>0)，在区间(0，＋∞)上，尽管在x的一定范围内，log a x可能会大于x n，但由于y＝log a x的增长慢于y＝x n的增长，因此总存在一个x0，当x>x0时，就会有log a x<x n.一、一次函数模型例1为了发展电信事业方便用户，电信公司对移动电话采用不同的收费方式，其中所使用的“便民卡”与“如意卡”在某市范围内每月(30天)的通话时间x(分)与通话费y(元)的关系如图所示．(1)分别求出通话费y1，y2与通话时间x之间的函数关系式；(2)请帮助用户计算，在一个月内使用哪种卡便宜．解(1)由图象可设y1＝k1x＋29，y2＝k2x，把点B(30,35)，C(30,15)分别代入y1，y2得k 1＝15，k 2＝12.∴y 1＝15＋29，y 2＝12x .(2)令y 1＝y 2，即15x ＋29＝12x ，则x ＝9623.当x ＝9623时，y 1＝y 2，两种卡收费一致；当x <9623时，y 1>y 2，即如意卡便宜；当x >9623时，y 1<y 2，即便民卡便宜．点评 由图象给出的函数关系的应用问题，要先确定函数类型，然后，通过待定系数法列方程求解．变式迁移1 商店出售茶壶和茶杯，茶壶每个定价20元，茶杯每个定价5元，该店推出两种优惠办法：(1)买一个茶壶赠送一个茶杯；(2)按总价的92%付款．顾客只能任选其一．某顾客需购茶壶4个，茶杯若干个(不少于4个)，若购买茶杯数为x 个，付款数为y (元)，试分别建立两种优惠办法中y 与x 之间的函数关系式，并讨论两种办法哪一种更省钱．解 由优惠办法(1)可得函数关系式为 y 1＝20×4＋(x －4)×5＝5x ＋60 (x ≥4)； 由优惠办法(2)得：y 2＝4×20×0.92＋x ×5×0.92＝4.6x ＋73.6 (x ≥4) 当购买34只茶杯时，两办法付款相同； 当4≤x <34时，y 1<y 2，优惠办法(1)省钱； 当x >34时，y 1>y 2，优惠办法(2)省钱．二、指数函数模型例2 某化工厂生产一种溶液，按市场要求，杂质含量不能超过0.1%，若初时含杂质2%，每过滤一次可使杂质含量减少13，问至少应过滤几次才能使产品达到市场要求？(已知：lg 2＝0.301 0，lg 3＝0.477 1)分析 每次过滤杂质含量降为原来的23，过滤n 次后杂质含量为2100·⎝⎛⎭⎫23n，结合按市场要求杂质含量不能超过0.1%，即可建立数学模型．解 依题意，得2100·⎝⎛⎭⎫23n ≤11 000，即⎝⎛⎭⎫23n ≤120.则n (lg2－lg3)≤－(1＋lg2)，故n ≥1＋lg2lg3－lg2≈7.4，考虑到n ∈N ，即至少要过滤8次才能达到市场要求．点评 一般地，形如y ＝a x(a >0且a ≠1)的函数叫做指数函数，而在生产、生活实际中，以函数y ＝b ·a x ＋k 作为模型的应用问题很常见，称这类函数为指数函数模型．以指数函数、对数函数为模型的实际应用问题通常与增长率、衰减率有关，在现实生活和科学技术领域，诸如人口普查中的人口增长、细胞分裂次数的推算、考古中根据碳－14的衰减推算年代以及药物在人体内残留时间的推算等问题都属于这一模型．变式迁移2 2004年全国人口普查时，我国人口数为13亿，如果从2004年开始按1%的人口年增长率来控制人口增长，那么，大约经过多少年我国人口数达到18亿？解 设大约经过n 年，我国人口由2004年的13亿增加到18亿，则13×(1＋1%)n ＝18.∴1.01n＝1813，即n ＝log 1.011813＝lg1813lg1.01＝lg18－lg13lg1.01≈1.255 3－1.113 90.004 3＝32.883 7≈33(年)即从2004年开始，大约经过33年，我国人口总数可达18亿．三、对数函数模型的应用例3 燕子每年秋天都要从北方飞向南方过冬，研究燕子的科学家发现，两岁燕子的飞行速度可以表示为函数v ＝5log 2Q10，单位是m/s ，其中Q 表示燕子的耗氧量．(1)计算：燕子静止时的耗氧量是多少个单位？(2)当一只燕子的耗氧量是80个单位时，它的飞行速度是多少？ 分析 由题目可获取以下主要信息： ①已知飞行速度是耗氧量的函数；②第(1)问知v ，求Q ；第(2)问知Q ，求v . 解答本题的关键是给变量赋值．解 (1)由题知，当燕子静止时，它的速度v ＝0，代入题给公式可得：0＝5log 2Q10，解得Q ＝10.即燕子静止时的耗氧量是10个单位． (2)将耗氧量Q ＝80代入题给公式得：v ＝5log 28010＝5log 28＝15 (m/s)．即当一只燕子的耗氧量是80个单位时， 它的飞行速度为15 m/s.点评 直接以对数函数为模型的应用问题不是很多．此类问题一般是先给出对数函数模型，利用对数运算性质求解．变式迁移3 在不考虑空气阻力的条件下，火箭的最大速度v (m/s)和燃料的质量M (kg)、火箭(除燃料外)的质量m (kg)的关系v ＝2 000ln ⎝⎛⎭⎫1＋M m .当燃料质量是火箭质量的多少倍时，火箭的最大速度可达12 km/s?解 由12 000＝2 000ln⎝⎛⎭⎫1＋M m ，即6＝ln ⎝⎛⎭⎫1＋M m ， 1＋M m ＝e 6，利用计算器算得Mm≈402.即当燃料质量约是火箭质量的402倍时，火箭的最大速度可达12 km/s.1．根据实际问题提供的两个变量的数量关系可构建和选择正确的函数模型．同时，要注意利用函数图象的直观性，来确定适合题意的函数模型．2．常见的函数模型及增长特点(1)直线y ＝kx ＋b (k >0)模型，其增长特点是直线上升； (2)对数y ＝log a x (a >1)模型，其增长缓慢； (3)指数y ＝a x (a >1)模型，其增长迅速．一、选择题1．在我国大西北，某地区荒漠化土地面积每年平均比上年增长10.4%，专家预测经过x 年可能增长到原来的y 倍，则函数y ＝f (x )的图象大致为( )答案 D2．能使不等式log 2 x <x 2<2x 成立的x 的取值范围是( )A ．(0，＋∞)B ．(2，＋∞)C ．(－∞，2)D ．(0,2)∪(4，＋∞) 答案 D3．下列函数中随x 的增大而增长速度最快的是( )A ．y ＝1100e xB ．y ＝100ln xC ．y ＝x 100D ．y ＝100·2x 答案 A4．已知镭每经过100年衰变后剩留质量是原来质量的95.76%，设质量为1的镭经过x 年后剩留质量为y ，则x 与y 之间的关系为( )A ．y ＝0.957 6xB ．y ＝0.957 6x100C ．y ＝1－0.042 4x 100D ．y ＝⎝⎛⎭⎫0.957 6100x答案 B5．某种细菌在培养过程中，每15分钟分裂一次(由一个分裂成两个)，这种细菌由1个繁殖成4 096个需经过( )A ．12小时B ．4小时C ．3小时D ．2小时 答案 C解析 设共分裂了x 次，则有2x ＝4 096， ∴2x ＝212，又∵每次为15分钟，∴共15×12＝180分钟，即3个小时． 二、填空题6．国家规定的个人稿酬纳税办法是：不超过800元不纳税，超过800元不超过4 000元的按超过800元的14%纳税，超过4 000元的按全部稿酬的11%纳税，某人出版了一本书，共纳税420元，他的稿费为________元．答案 3 800解析 ∵3 000×14%＝420元， 所以他的稿费应为3 800元．7．某工厂一年中十二月份的产量是一月份的a 倍，那么该工厂这一年中的月平均增长率是________．答案11a－1解析设这一年中月平均增长率为x,1月份的产量为M，则M(1＋x)11＝a·M，∴x＝11a－1.8其中x，呈幂函数型变化的变量是______．答案y3y2y1三、解答题9．某公司预投资100万元，有两种投资可供选择：一种是年利率10%，按单利计算，5年后收回本金和利息；另一种是年利率9%，按每年复利一次计算，5年后收回本金和利息．哪一种投资更有利？这种投资比另一种投资5年可多得利息多少元？(结果精确到0.01万元) 分析这是一个单利和复利所获得收益多少的比较问题．可先按单利和复利计算5年后的本息和分别是多少，再通过比较作答．解本金100万元，年利率10%，按单利计算，5年后的本息和是100×(1＋10%×5)＝150(万元)．本金100万元，年利率9%，按每年复利一次计算，5年后的本息和是100×(1＋9%)5＝153.86(万元)．由此可见，按年利率9%每年复利一次计算的比年利率10%单利计算的更有利，5年后多得利息3.86万元．10.某长途汽车客运公司规定旅客可随身携带一定质量的行李．如果超过规定的质量，则需购买行李票，行李费用y(元)是行李质量x(kg)的一次函数，其图象如图所示．(1)根据图象数据，求y 与x 之间的函数关系式；(2)问旅客最多可免费携带行李的质量是多少？分析 因为所求函数关系是一次函数，所以可先设出解析式，再通过图象利用待定系数法求出；免费携带，即y 的值为0，最多可免费携带行李的质量，应是函数图象与x 轴交点的横坐标．解 (1)设y 与x 之间的函数关系式为y=kx+b.由图象可知，当x=60时，y=6；当x=80时，y=10.∴⎩⎨⎧=+=+1080660b k b k 解得k=51，b=-6.∴y 与x 之间的函数关系式为y=51x-6 (x ≥30)．(2)根据题意，当y=0时，x=30.∴旅客最多可免费携带行李的质量为30 kg.。