2019高中數(shù)學(xué)第1章導(dǎo)數(shù)及其應(yīng)用1.3.3導(dǎo)數(shù)的實(shí)際應(yīng)用學(xué)案新人教B版.docx

1.3.3導(dǎo)數(shù)的實(shí)際應(yīng)用1學(xué)會(huì)解決實(shí)際問(wèn)題的基本方法，注意首先通過(guò)分析、思考、總結(jié)、聯(lián)想，建立問(wèn)題涉及的變量之間的函數(shù)關(guān)系式，然后根據(jù)實(shí)際意義確定定義域2學(xué)會(huì)利用導(dǎo)數(shù)求解實(shí)際問(wèn)題，感受導(dǎo)數(shù)在解決實(shí)際問(wèn)題中的作用求實(shí)際問(wèn)題中的最值的主要步驟(1)列出實(shí)際問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型，寫出實(shí)際問(wèn)題中變量之間的函數(shù)關(guān)系yf(x)；(2)求函數(shù)的導(dǎo)數(shù)f(x)，解方程_；(3)比較函數(shù)在區(qū)間_和使f(x)0的點(diǎn)的取值大小，最大(小)者為最大(小)值(1)求實(shí)際問(wèn)題的最大(小)值時(shí)，一定要從問(wèn)題的實(shí)際意義去考慮，不符合實(shí)際意義的理論值應(yīng)舍去；(2)在實(shí)際問(wèn)題中，有時(shí)會(huì)遇到函數(shù)在區(qū)間內(nèi)只有一個(gè)點(diǎn)使f(x)0的情形，如果函數(shù)在這點(diǎn)有極大(小)值，那么不與端點(diǎn)值比較，也可以知道這就是最大(小)值；(3)在解決實(shí)際優(yōu)化問(wèn)題中，不僅要注意將問(wèn)題中涉及的變量關(guān)系用函數(shù)關(guān)系式給予表示，還應(yīng)確定函數(shù)關(guān)系式中自變量的定義區(qū)間【做一做11】?jī)?nèi)接于半徑為R的半圓的周長(zhǎng)最大的矩形的邊長(zhǎng)為()A和R BR和RCR和R D以上都不對(duì)【做一做12】面積為S的所有矩形中，其周長(zhǎng)最小的是_如何求解實(shí)際應(yīng)用題？剖析：解應(yīng)用題首先要在閱讀材料、理解題意的基礎(chǔ)上把實(shí)際問(wèn)題抽象成數(shù)學(xué)問(wèn)題就是從實(shí)際問(wèn)題出發(fā)，抽象概括，利用數(shù)學(xué)知識(shí)建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型；再利用數(shù)學(xué)知識(shí)對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析、研究，得到數(shù)學(xué)結(jié)論；然后再把數(shù)學(xué)結(jié)論返回到實(shí)際問(wèn)題中進(jìn)行檢驗(yàn)，其思路如下：(1)審題：閱讀理解文字表達(dá)的題意，分清條件和結(jié)論，找出問(wèn)題的主要關(guān)系；(2)建模：將文字語(yǔ)言轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)語(yǔ)言，利用數(shù)學(xué)知識(shí)建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型；(3)解模：把數(shù)學(xué)問(wèn)題化歸為常規(guī)問(wèn)題，選擇合適的數(shù)學(xué)方法求解；(4)對(duì)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證評(píng)估，定性、定量分析，作出正確的判斷，確定其答案值得注意的是：在實(shí)際問(wèn)題中，有時(shí)會(huì)遇到函數(shù)在定義區(qū)間內(nèi)只有一個(gè)點(diǎn)使f(x)0的情形，如果函數(shù)在這個(gè)點(diǎn)有極大(小)值，那么不與端點(diǎn)值比較也可以知道這就是最大(小)值這里所說(shuō)的也適用于開(kāi)區(qū)間或無(wú)窮區(qū)間題型一 利用導(dǎo)數(shù)求實(shí)際問(wèn)題的最小值【例題1】為了在夏季降溫和冬季供暖時(shí)減少能源損耗，房屋的屋頂和外墻需要建造隔熱層某幢建筑物要建造可使用20年的隔熱層，每厘米厚的隔熱層建造成本為6萬(wàn)元該建筑物每年的能源消耗費(fèi)用C(單位：萬(wàn)元)與隔熱層厚度x(單位：cm)滿足關(guān)系：C(x)(0x10)，若不建隔熱層，每年能源消耗費(fèi)用為8萬(wàn)元設(shè)f(x)為隔熱層建造費(fèi)用與20年的能源消耗費(fèi)用之和(1)求k的值及f(x)的表達(dá)式；(2)隔熱層修建多厚時(shí)，總費(fèi)用f(x)達(dá)到最小，并求最小值分析：根據(jù)題設(shè)條件構(gòu)造函數(shù)關(guān)系，再應(yīng)用導(dǎo)數(shù)求最值反思：解答一道應(yīng)用題重點(diǎn)要過(guò)三關(guān)：事理關(guān)(需要讀懂題意，知道講的是什么事件)；文理關(guān)(需要把實(shí)際問(wèn)題的文字語(yǔ)言轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)的符號(hào)語(yǔ)言，用數(shù)學(xué)式子表達(dá)數(shù)學(xué)關(guān)系)；數(shù)理關(guān)(要求學(xué)生有對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的檢索能力，認(rèn)定或構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，完成由實(shí)際問(wèn)題向數(shù)學(xué)問(wèn)題的轉(zhuǎn)化，進(jìn)而借助數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行解答)對(duì)于這類問(wèn)題，往往因忽視了數(shù)學(xué)語(yǔ)言和普通語(yǔ)言的轉(zhuǎn)換，從而造成了解決應(yīng)用問(wèn)題的最大思維障礙題型二 利用導(dǎo)數(shù)求實(shí)際問(wèn)題的最大值【例題2】如圖所示，有一塊半橢圓形鋼板，其長(zhǎng)半軸長(zhǎng)為2r，短半軸長(zhǎng)為r，計(jì)劃將此鋼板切割成等腰梯形的形狀，下底AB是半橢圓的短軸，上底CD的端點(diǎn)在橢圓上，記CD2x，梯形面積為S.(1)求面積S以x為自變量的函數(shù)關(guān)系式，并寫出其定義域；(2)求面積S的最大值分析：建立坐標(biāo)系，求出橢圓方程，表示出梯形的面積，應(yīng)用導(dǎo)數(shù)求最值反思：本題的關(guān)鍵是建立直角坐標(biāo)系，得到橢圓方程1(y0)，進(jìn)而得到梯形面積S2(xr).利用導(dǎo)數(shù)法解決實(shí)際問(wèn)題，當(dāng)遇到在定義區(qū)間內(nèi)只有一個(gè)點(diǎn)使f(x)0的情形時(shí)，若函數(shù)在這一點(diǎn)有極大(小)值，那么不與端點(diǎn)值比較，也可以知道這就是最大(小)值題型三 易錯(cuò)辨析易錯(cuò)點(diǎn)：在運(yùn)用導(dǎo)數(shù)解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中，常常因?yàn)楹雎詫?shí)際問(wèn)題中函數(shù)的定義域而造成結(jié)果求解錯(cuò)誤解決問(wèn)題的主要措施為：在準(zhǔn)確理解題意的基礎(chǔ)上，正確建模，在實(shí)際問(wèn)題的定義域范圍內(nèi)求出問(wèn)題的最優(yōu)解【例題3】某廠生產(chǎn)一種機(jī)器，其固定成本(即固定投入)為0.5萬(wàn)元但每生產(chǎn)100臺(tái)，需要增加可變成本(即另增加投入)0.25萬(wàn)元市場(chǎng)對(duì)此產(chǎn)品的年需求量為500臺(tái)，銷售收入(單位：萬(wàn)元)函數(shù)為R(x)5xx2(0x5)，其中x是產(chǎn)品售出的數(shù)量(單位：百臺(tái))(1)把利潤(rùn)表示為年產(chǎn)量的函數(shù)；(2)年產(chǎn)量是多少時(shí)，工廠所得利潤(rùn)最大？錯(cuò)解：(1)yR(x)C(x)(0.50.25x)x2x(0x5)(2)yx，令y0，得x4.75，4.75必為最大值點(diǎn)年產(chǎn)量為475臺(tái)時(shí)，工廠利潤(rùn)最大1將8分為兩數(shù)之和，使其立方之和為最小，則分法為()A2和6 B4和4C3和5 D以上都不對(duì)2用邊長(zhǎng)為48 cm的正方形鐵皮做一個(gè)無(wú)蓋的鐵盒時(shí)，在鐵皮的四角各截去一個(gè)面積相等的小正方形，然后把四邊折起，就能焊成鐵盒，當(dāng)所做的鐵盒容積最大時(shí)，在四角截去的正方形的邊長(zhǎng)為()A6 cm B8 cmC10 cm D12 cm3某車間要靠墻壁蓋一間長(zhǎng)方形小屋，現(xiàn)有磚只夠砌20 m長(zhǎng)的墻壁，則應(yīng)圍成長(zhǎng)為_(kāi) m，寬為_(kāi) m的長(zhǎng)方形才能使小屋面積最大4做一個(gè)容積為256的方底無(wú)蓋水箱，當(dāng)它的高為_(kāi)時(shí)，最省材料答案：基礎(chǔ)知識(shí)梳理(2)f(x)0(3)端點(diǎn)【做一做11】B設(shè)矩形的一邊長(zhǎng)為x，則另一邊長(zhǎng)為2，周長(zhǎng)l2x4(0xR)，l2，令l0，得x1R，x2R(舍去)，當(dāng)0xR時(shí)，l0；當(dāng)RxR時(shí)，l0，所以當(dāng)xR時(shí)，l取最大值，即矩形周長(zhǎng)最大時(shí)邊長(zhǎng)為R和R.【做一做12】以為邊長(zhǎng)的正方形設(shè)矩形的一邊長(zhǎng)為x，則另一邊長(zhǎng)為，周長(zhǎng)f(x)2，f(x)2，令f(x)0，得x，易知當(dāng)x時(shí)，f(x)有極小值，也就是最小值典型例題領(lǐng)悟【例題1】解：(1)設(shè)隔熱層厚度為xcm，由題設(shè)，每年能源消耗費(fèi)用為C(x)，又C(0)8，k40，因此C(x)，而建造費(fèi)用C1(x)6x，從而隔熱層建造費(fèi)用與20年的能源消耗費(fèi)用之和為f(x)20C(x)C1(x)206x6x (0x10)(2)f(x)6，令f(x)0，即6，得x15，x2(舍去)，當(dāng)0x5時(shí)，f(x)0，當(dāng)5x10時(shí)，f(x)0，故5是f(x)的最小值點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的最小值為f(5)6570，即當(dāng)隔熱層修建5 cm厚時(shí)，總費(fèi)用達(dá)到最小值70萬(wàn)元【例題2】解：(1)依題意，以AB所在的直線為x軸，AB的中點(diǎn)O為原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系(如圖所示)，則點(diǎn)C的橫坐標(biāo)為x，點(diǎn)C的縱坐標(biāo)y滿足方程1(y0)，即y2(0xr)S(2x2r)22(xr)，其定義域?yàn)閤|0xr(2)記f(x)4(xr)2(r2x2)，0xr，則f(x)8(xr)2(r2x)令f(x)0，得xr.因?yàn)楫?dāng)0x時(shí)，f(x)0；當(dāng)xr時(shí)，f(x)0，所以f(r)是f(x)的最大值因此，當(dāng)xr時(shí)，S也取得最大值，最大值為r2.故梯形面積S的最大值為r2.【例題3】錯(cuò)因分析：實(shí)際問(wèn)題中，該廠生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量不一定在500臺(tái)之內(nèi)(含500臺(tái))，應(yīng)有x5的情況，錯(cuò)解忽視了此種情況，就出現(xiàn)了錯(cuò)誤正解：(1)利潤(rùn)yR(x)C(x)(2)0x5時(shí)，yx24.75x0.5，當(dāng)x4.75時(shí)，ymax10.78(萬(wàn)元)；當(dāng)x5時(shí)，y120.25x120.25510.75(萬(wàn)元)年產(chǎn)量是475臺(tái)時(shí)，工廠所得利潤(rùn)最大隨堂練習(xí)鞏固1B設(shè)其中一個(gè)數(shù)為x，則另一個(gè)數(shù)為8x，yx3(8x)3，0x8，y3x23(8x)2，令y0即3x23(8x)20，得x4.當(dāng)0x4時(shí)，y0；當(dāng)4x8時(shí)，y0.所以當(dāng)x4時(shí)，y最小2B設(shè)截去的小正方形的邊長(zhǎng)為x cm，鐵盒的容積為V cm3，由題意，得Vx(482x)2(0x24)，V12(24x)(8x)令V0，則在