例7.(2003年普通高等學校招生全國統一考試(北京卷文史類19))
(Ⅰ)若希望點P到三鎮距離的平方和為最小,
點P應位于何處?
(Ⅱ)若希望點P到三鎮的最遠距離為最小,
點P應位于何處?
分析:本小題主要考查函數,不等式等基本知識,
考查運用數學知識分析問題和解決問題的能力.
(Ⅰ)解:設P的坐標為(0,),則P至三
鎮距離的平方和為
所以,當時,函數取得最小值. 答:點P的坐標是
(Ⅱ)解法一:P至三鎮的最遠距離為
由解得記于是
因為在[上是增函數,而上是減函數. 所以時,函數取得最小值. 答:點P的坐標是
解法二:P至三鎮的最遠距離為
函數的圖象如圖,因此,
當時,函數取得最小值.答:點P的坐標是
解法三:因為在△ABC中,AB=AC=13,且,
且AM=BM=CM. 當P在射線MA上,記P為P1;當P在射線
MA的反向延長線上,記P為P2,
這時P到A、B、C三點的最遠距離為
P1C和P2A,且P1C≥MC,P2A≥MA,所以點P與外心M
重合時,P到三鎮的最遠距離最小.
答:點P的坐標是
例6.已知甲、乙、丙三種食物的維生素A、B含量及成本如下表,若用甲、乙、丙三種食物各x千克,y千克,z千克配成100千克混合食物,并使混合食物內至少含有56000單位維生素A和63000單位維生素B.
甲
乙
丙
維生素A(單位/千克)
600
700
400
維生素B(單位/千克)
800
400
500
成本(元/千克)
11
9
4
(1)用x,y表示混合食物成本c元;
(2)確定x,y,z的值,使成本最低.
解:(1)依題意得 .
(2)由 , 得
,
當且僅當時等號成立.,
∴當x=50千克,y=20千克,z=30千克時,混合物成本最低為850元.
說明:線性規劃是高中數學的新增內容, 涉及此類問題的求解還可利用圖解法.
例5.(2003年普通高等學校招生全國統一考試(理工農醫類20))
在某海濱城市附近海面有一臺風,據監測,當前臺風中心位于城市O(如圖)的東偏南方向300km的海面P處,并以20km/h的速度向西偏北45°方向移動. 臺風侵襲的范圍為圓形區域,當前半徑為60km,并以10km/h的速度不斷增大. 問幾小時后該城市開始受到臺風的侵襲?
解:如圖建立坐標系以O為原點,正東方向為x軸正向.
在時刻:(1)臺風中心P()的坐標為
此時臺風侵襲的區域是
其中若在t時刻城市O受到臺風
的侵襲,則有
即
答:12小時后該城市開始受到臺風的侵襲.
3.要能熟練地處理分段函數問題.
2.二次函數、指數函數以及函數(a>0,b>0)的性質要熟練掌握.
說明:1.對于實際應用問題,可以通過建立目標函數,然后運用解(證)不等式的方法求出函數的最大值或最小值,其中要特別注意蘊涵的制約關系,如本題中速度v的范圍,一旦忽視,將出現解答不完整.此種應用問題既屬于函數模型,也可屬于不等式模型.
例4.(1997年全國高考題)甲、乙兩地相距S千米,汽車從甲地勻速行駛到乙地,速度不得超過c千米/時,已知汽車每小時的運輸成本(以元為單位)由可變部分和固定部分組成:可變部分與速度 v(千米/時)的平方成正比,比例系數為b;固定部分為a元.
① 把全程運輸成本y(元)表示為速度v(千米/時)的函數,并指出函數的定義域;
② 為了使全程運輸成本最小,汽車應以多大速度行駛?
分析:幾個變量(運輸成本、速度、固定部分)有相互的關聯,抽象出其中的函數關系,并求函數的最小值.
解:(讀題)由主要關系:運輸總成本=每小時運輸成本×時間,
(建模)有y=(a+bv)
(解題)所以全程運輸成本y(元)表示為速度v(千米/時)的函數關系式是:
y=S(+bv),其中函數的定義域是v∈(0,c] .
整理函數有y=S(+bv)=S(v+),
由函數y=x+ (k>0)的單調性而得:
當<c時,則v=時,y取最小值;
當≥c時,則v=c時,y取最小值.
綜上所述,為使全程成本y最小,當<c時,行駛速度應為v=;當≥c時,行駛速度應為v=c.
例3.如圖,一載著重危病人的火車從O地出發,沿射線OA行駛,其中
在距離O地5a(a為正數)公里北偏東β角的N處住有一位醫學專家,其中
(1)求S關于p的函數關系;
(2)當p為何值時,搶救最及時.
解:(1)以O為原點,正北方向為y軸建立直角坐標系,
則
設N(x0,y0),
又B(p,0),∴直線BC的方程為:
由得C的縱坐標
,∴
(2)由(1)得 ∴,∴當且僅當時,上式取等號,∴當公里時,搶救最及時.
4.評價:答案4.92符合城市實際情況,驗算正確,所以到2000年底該市人均住房面積為4.92m.
說明:一般地,涉及到利率、產量、降價、繁殖等與增長率有關的實際問題,可通過觀察、分析、歸納出數據成等差數列還是等比數列,然后用兩個基礎數列的知識進行解答.此種題型屬于應用問題中的數列模型.
∴ 人均住房面積為≈4.92
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