同學(xué)們,數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的最終目標(biāo)是讓我們會(huì)用數(shù)學(xué)的眼光觀(guān)察現(xiàn)實(shí)世界,會(huì)用數(shù)學(xué)的思維思考現(xiàn)實(shí)世界,會(huì)用數(shù)學(xué)的語(yǔ)言表達(dá)現(xiàn)實(shí)世界。數(shù)學(xué)模型是溝通現(xiàn)實(shí)世界與數(shù)學(xué)世界的橋梁,有時(shí)利用二次函數(shù)建立數(shù)學(xué)模型,可以有效解決生活中那些看似復(fù)雜的實(shí)際問(wèn)題。
商品利潤(rùn)問(wèn)題
例1 每年5月的第三個(gè)星期日為全國(guó)助殘日,2024年的主題是“科技助殘,共享美好生活”??祵幑拘卵邪l(fā)了一批便攜式輪椅,計(jì)劃在該月銷(xiāo)售。根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查,每輛輪椅盈利200元時(shí),每天可售出60輛;單價(jià)每降低10元,每天可多售出4輛。公司決定在成本不變的情況下降價(jià)銷(xiāo)售,但每輛輪椅的利潤(rùn)不低于180元。設(shè)每輛輪椅降價(jià)x元,每天的銷(xiāo)售利潤(rùn)為y元。(1)求y與x的函數(shù)關(guān)系式;每輛輪椅降價(jià)多少元時(shí),每天的銷(xiāo)售利潤(rùn)最大?最大利潤(rùn)為多少元?(2)全國(guó)助殘日當(dāng)天,公司共獲得銷(xiāo)售利潤(rùn)12160元,這天售出了多少輛輪椅?
【解析】(1)根據(jù)單價(jià)每降低10元,每天多售出4輛,可得單價(jià)每降低x元,每天可多售出0.4x輛。銷(xiāo)售利潤(rùn)=每輛輪椅的銷(xiāo)售利潤(rùn)×(原銷(xiāo)售量+增加的銷(xiāo)售量),即y=(200-x)(60+4×[x10])=-0.4x2+20x
+12000。整理,得y=-0.4(x-25)2+12250。由每輛輪椅的利潤(rùn)不低于180元,得x≤20,由二次函數(shù)的增減性可知,當(dāng)每輛輪椅降價(jià)20元時(shí),每天的銷(xiāo)售利潤(rùn)最大,最大利潤(rùn)為12240元。(2)取y=12160,得-0.4(x-25)2+12250=12160,解得x1=40(舍去),x2=10。將x代入60+4×[x10]中,得當(dāng)天售出輪椅64輛。
【點(diǎn)評(píng)】解決本題的關(guān)鍵在于將實(shí)際問(wèn)題抽象為相應(yīng)的二次函數(shù)模型。在解題過(guò)程中,計(jì)算出降價(jià)后商品的銷(xiāo)售量很重要,它影響后續(xù)利潤(rùn)的計(jì)算。另外,根據(jù)自變量的取值范圍求解二次函數(shù)的最大值是易錯(cuò)點(diǎn),同學(xué)們要細(xì)心分析各變量的關(guān)系,確保解答準(zhǔn)確無(wú)誤。
圖形面積問(wèn)題
例2 如圖1,某農(nóng)場(chǎng)計(jì)劃建造一個(gè)矩形養(yǎng)殖場(chǎng),為充分利用現(xiàn)有資源,該矩形養(yǎng)殖場(chǎng)一面靠墻(墻的長(zhǎng)度為10m),另外三面用柵欄圍成,中間再用柵欄把它分成兩個(gè)面積為1∶2的矩形,已知柵欄的總長(zhǎng)度為24m,設(shè)較小矩形的寬為xm。
(1)若矩形養(yǎng)殖場(chǎng)的總面積為36m2,求此時(shí)x的值。(2)當(dāng)x為多少時(shí),矩形養(yǎng)殖場(chǎng)的總面積最大?最大值為多少?
【解析】(1)由題意可知較大矩形的寬為2xm,長(zhǎng)為[24-x-2x3]=(8-x)m。由矩形養(yǎng)殖場(chǎng)的總面積為36m2,得(x+2x)×(8-x)=36,解得x1=2,x2=6。當(dāng)x=6時(shí),3x=18>10,不符合題意,所以x=2。(2)設(shè)矩形養(yǎng)殖場(chǎng)的總面積是ym2,由墻的長(zhǎng)度為10m,得0<x≤[103]。由題意得y=(x+2x)(8-x)=-3(x-4)2+48,由二次函數(shù)的性質(zhì),可知當(dāng)x=[103]時(shí),矩形養(yǎng)殖場(chǎng)的總面積最大,最大值為[1403]m2。
【點(diǎn)評(píng)】本題不僅考查一元二次方程和二次函數(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)和性質(zhì),還考查我們利用數(shù)學(xué)模型解決實(shí)際問(wèn)題的能力。通過(guò)解答本題,同學(xué)們可以更深刻地體會(huì)數(shù)學(xué)與生活的緊密聯(lián)系以及二次函數(shù)模型在解決面積最值方面的重要作用。
方案決策問(wèn)題
例3 某商店門(mén)前和店內(nèi)柜臺(tái)前分別橫排著6塊燈箱廣告牌,現(xiàn)決定在這兩排廣告牌中共拆除8塊,以增加顧客流通量。已知進(jìn)入店內(nèi)顧客流通增加量與前排廣告牌拆除塊數(shù)成正比,柜臺(tái)顧客流通增加量與店內(nèi)顧客流通增加量和柜臺(tái)前廣告牌拆除塊數(shù)之積成正比,要使柜臺(tái)顧客流通增加量最大,則店內(nèi)柜臺(tái)前應(yīng)拆除廣告牌 塊。
【解析】設(shè)商店門(mén)前廣告牌拆除x塊,則柜臺(tái)前廣告牌拆除(8-x)塊。由進(jìn)入店內(nèi)顧客流通增加量y1與前排廣告拆除塊數(shù)成正比,可設(shè)y1=k1x;由柜臺(tái)顧客流通增加量y2與店內(nèi)顧客流通增加量和柜臺(tái)前廣告牌拆除塊數(shù)之積成正比,可設(shè)y2=k2y1(8-x)=k1k2x(8-x)=-k1k2x2+8k1k2x(k1、k2是常數(shù)且均不為0)。由二次函數(shù)的性質(zhì),可知當(dāng)x=[-8k1k22(-k1k2)]=4時(shí),柜臺(tái)顧客流通增加量最大,此時(shí)8-x=4。
【點(diǎn)評(píng)】本題依托日常生活情境,考查二次函數(shù)的綜合應(yīng)用能力。我們首先要理解題意,將現(xiàn)實(shí)問(wèn)題抽象成函數(shù)問(wèn)題,然后靈活運(yùn)用二次函數(shù)的性質(zhì)、最值求解等核心知識(shí),綜合應(yīng)對(duì)復(fù)雜挑戰(zhàn)。
(作者單位:江蘇省無(wú)錫市新城中學(xué))