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专题2.8 函数模型及其应用【六大题型】
【新高考专用】
【题型1 利用函数图象刻画实际问题的变化过程】 2
【题型2 已知函数模型解决实际问题】 4
【题型3 构造二次函数模型】 5
【题型4 构造指数、对数函数模型】 7
【题型5 构造分段函数模型】 8
【题型6 函数模型的选择问题】 10
1、函数模型及其应用
考点要求 真题统计 考情分析
(1)了解指数函数、对数函数与一次函数增长速度的差异
(2)理解“指数爆炸”“对数增长”“直线上升”等术语的含义 (3)会选择合适的函数模型刻画现实问题的变化规律，了解函数模型在社会生活中的广泛应用 2020年新高考全国I卷：第6题，5分 2020年全国IⅡ卷：第4题，5分 函数模型是高考数学的重要内容之一，从近几年的高考形势来看，高考对函数模型的考查相对稳定，一般以选择题与填空题的形式出现，难度不大；学生在复习中要加强对建模能力和应用能力的培养.
【知识点1 几种常见的函数模型】
1．一次函数模型
一次函数模型：f(x)=kx+b(k,b为常数，k≠0).
一次函数是常见的一种函数模型，在初中就已接触过.
2．二次函数模型
二次函数模型：f(x)=+bx+c(a,b,c为常数，a≠0).
二次函数为生活中常见的一种数学模型，因二次函数可求其最大值(或最小值)，故最优、最省等最值
问题常用到二次函数模型.
3．幂函数模型
幂函数模型应用的求解策略
(1)给出含参数的函数关系式，利用待定系数法求出参数，确定函数关系式.
(2)根据题意，直接列出相应的函数关系式.
4．指数函数模型
指数函数模型：(a,b,c为常数，a>0，且a≠1，b≠0).
4．对数函数模型
对数函数模型：(a,b,c为常数，a>0，且a≠1，b≠0).
6．分段函数模型
由于分段函数在不同区间上具有不同的解析式，因此分段函数在研究条件变化前后的实际问题中具有广泛的应用.
7．“对勾”函数模型
对勾函数模型是常考的模型，要牢记此类函数的性质，尤其是单调性：y=ax+(a>0,b>0)，当x>0时，在(0,]上递减，在(,+)上递增.另外，还要注意换元法的运用.
【知识点2 判断函数图象与实际问题变化过程的解题策略】
1．判断函数图象与实际问题变化过程相吻合的两种方法
(1)构建函数模型法：当根据题意易构建函数模型时，先建立函数模型，再结合模型选图象.
(2)验证法：根据实际问题中两变量的变化快慢等特点，结合图象的变化趋势，验证是否吻合，从中排除不符合实际的情况，选出符合实际的情况.
【知识点3 实际问题中函数建模的基本步骤】
1．构造函数模型解决实际问题的基本步骤
(1)审题：弄清题意，分清条件和结论，理清数量关系，初步选择模型.
(2)建模：将自然语言转化为数学语言，利用数学知识，建立相应的函数模型.
(3)求解：根据实际问题所需要解决的目标及函数式的结构特征正确求得函数模型的解.
(4)还原：应用问题不是单纯的数学问题，既要符合数学学科背景又要符合实际背景，因此解出的结果
要代入原问题中进行检验、评判，最后得出结论，作出回答.
【题型1 利用函数图象刻画实际问题的变化过程】
【例1】（2024·海南·模拟预测）下列四个图象中，与所给三个事件吻合最好的顺序为（ ）
①我离开家不久，发现自己把作业本忘在家里了，于是立刻返回家里取了作业本再上学；
②我骑着车一路以常速行驶，只是在途中遇到一次交通堵塞，耽搁了一些时间；
③我出发后，心情轻松，缓缓行进，后来为了赶时间开始加速.
其中y表示离开家的距离，t表示所用时间.
A．④①② B．③①② C．②①④ D．③②①
【变式1-1】（2024·全国·模拟预测）某公司在30天内商品的销售价格（元）与时间（天）的关系满足下方图象所示的函数，商品的销售量（万件）与时间的关系是，则下列说法正确的是（ ）
①第15天日销售额最大 ②第20天日销售额最大
③最大日销售额为120万元 ④最大日销售额为125万元
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
【变式1-2】（2023·北京门头沟·一模）在声学中，音量被定义为：，其中是音量（单位为dB），是基准声压为，P是实际声音压强.人耳能听到的最小音量称为听觉下限阈值.经过研究表明，人耳对于不同频率的声音有不同的听觉下限阈值，如下图所示，其中240对应的听觉下限阈值为20，1000对应的听觉下限阈值为0，则下列结论正确的是（ ）
A．音量同为20的声音，30~100的低频比1000~10000的高频更容易被人们听到.
B．听觉下限阈值随声音频率的增大而减小.
C．240的听觉下限阈值的实际声压为0.002.
D．240的听觉下限阈值的实际声压为1000的听觉下限阈值实际声压的10倍.
【变式1-3】（2024·全国·模拟预测）如图所示为某池塘中野生水葫芦的面积与时间的函数关系的图象，假设其函数关系为指数函数，现给出下列说法，其中正确的说法有（ ）
A．野生水葫芦的面积每月增长量相等
B．野生水葫芦从蔓延到历时超过1个月
C．设野生水葫芦蔓延到，，所需的时间分别为，，，则有
D．野生水葫芦在第1个月到第3个月之间蔓延的平均速度等于在第2个月到第4个月之间蔓延的平均速度
【题型2 已知函数模型解决实际问题】
【例2】（2024·广东茂名·一模）Gompertz曲线用于预测生长曲线的回归预测，常见的应用有：代谢预测，肿瘤生长预测，有限区域内生物种群数量预测，工业产品的市场预测等，其公式为：（其中，为参数）.某研究员打算利用该函数模型预测公司新产品未来的销售量增长情况，发现.若表示该新产品今年的年产量，估计明年的产量将是今年的倍，那么的值为（为自然数对数的底数）（ ）
A． B． C． D．
【变式2-1】（23-24高三上·北京通州·阶段练习）被誉为信息论之父的香农提出了一个著名的公式：，其中C为最大数据传输速率，单位为；W为信道带宽，单位为；为信噪比.香农公式在5G技术中发挥着举足轻重的作用.当，时，最大数据传输速率记为；当，时，最大数据传输速率记为，则为（ ）
A． B． C． D．3
【变式2-2】（2024·陕西安康·模拟预测）若一段河流的蓄水量为立方米，每天水流量为立方米，每天往这段河流排水立方米的污水，则天后河水的污染指数 为初始值，．现有一条被污染的河流，其蓄水量是每天水流量的60倍，以当前的污染指数为初始值，若从现在开始停止排污水，要使河水的污染指数下降到初始值的，需要的天数大约是（参考数据：）（ ）
A．98 B．105 C．117 D．130
【变式2-3】（2024·四川·模拟预测）2023年6月22日，由中国帮助印尼修建的雅万高铁测试成功，高铁实现时速自动驾驶，不仅速度比普通列车快，而且车内噪声更小．如果用声强（单位：）表示声音在传播途径中每平方米上的声能流密度，声强级（单位：）与声强的函数关系式为，其中为基准声强级，为常数，当声强时，声强级．下表为不同列车声源在距离处的声强级：
声源 与声源的距离（单位：） 声强级范围
内燃列车 20
电力列车 20
高速列车 20
设在离内燃列车 电力列车 高速列车处测得的实际声强分别为，则下列结论正确的是（ ）
A． B． C． D．
【题型3 构造二次函数模型】
【例3】（2023·江西九江·模拟预测）随着新冠病毒的暴发，感染人数越来越多，医疗资料受到极大的挑战，某地政府开始建立方舱医院，建筑公司为某方舱医院一病区预备的建筑材料总长为158米，计划建立24间病房，分为两排，过道的宽为1米，病房的长为x米，如图所示，如何设计病房的长、宽才能使单间病房面积最大？
【变式3-1】（2024·上海青浦·一模）考虑到高速公路行车安全需要，一般要求高速公路的车速（公里/小时）控制在范围内.已知汽车以公里/小时的速度在高速公路上匀速行驶时，每小时的油耗（所需要的汽油量）为升，其中为常数，不同型号汽车值不同，且满足.
(1)若某型号汽车以120公里/小时的速度行驶时，每小时的油耗为升，欲使这种型号的汽车每小时的油耗不超过9升，求车速的取值范围；
(2)求不同型号汽车行驶100千米的油耗的最小值.
【变式3-2】（2022·上海虹口·一模）某地政府决定向当地纳税额在4万元至8万元（包括4万元和8万元）的小微企业发放补助款，发放方案规定：补助款随企业纳税额的增加而增加，且补助款不低于纳税额的50%.设企业纳税额为（单位：万元），补助款为（单位：万元），其中为常数.
(1)分别判断，时，是否符合发放方案规定，并说明理由；
(2)若函数符合发放方案规定，求的取值范围.
【变式3-3】（2023·上海嘉定·二模）某村共有100户农民，且都从事蔬菜种植，平均每户的年收入为2万元．为了调整产业结构，该镇政府决定动员部分农民从事蔬菜加工．据估计，若能动员户农民从事蔬菜加工，则剩下的继续从事蔬菜种植的农民平均每户的年收入比上一年提高，而从事蔬菜加工的农民平均每户的年收入为万元．
（1）在动员户农民从事蔬菜加工后，要使从事蔬菜种植的农民的总年收入不低于动员前100户农民的总年收入，求的取值范围；
（2）在（1）的条件下，要使这100户农民中从事蔬菜加工的农民的总年收入始终不高于从事蔬菜种植的农民的总年收入，求的最大值．
【题型4 构造指数、对数函数模型】
【例4】（2024·陕西西安·模拟预测）2023年10月31日，国务院新闻办举行“权威部门话开局”系列主题新闻发布会的第28场发布会.会上提出蒙古国 中国，包括东北亚的日本 韩国，都是沙漠化的受害者，所以防沙治沙 植树造林符合本地区各国和人民当前及长远利益.根据对中国国家整理的中国沙尘暴资料的分析，发现持续时间大于的沙尘暴次数满足，目前经测验地情况气象局发现，时，次数时，次数，据此计算时对应的持续时间约为（ ）
（参考数据：）
A．389 B．358 C．423 D．431
【变式4-1】（2024·宁夏银川·一模）锂电池在存放过程中会发生自放电现象，其电容量损失量随时间的变化规律为，其中Q（单位）为电池容量损失量，p是时间t的指数项，反映了时间趋势由反应级数决定，k是方程剩余项未知参数的组合，与温度T和电池初始荷电状态M等自放电影响因素有关．以某种品牌锂电池为研究对象，经实验采集数据进行拟合后获得，相关统计学参数，且预测值与实际值误差很小．在研究M对Q的影响时，其他参量可通过控制视为常数，电池自放电容量损失量随时间的变化规律为，经实验采集数据进行拟合后获得，相关统计学参数，且预测值与实际值误差很小．若该品牌电池初始荷电状态为，存放16天后，电容量损失量约为（ ）
（参考数据为：）
A．100.32 B．101.32 C．105.04 D．150.56
【变式4-2】（2024·湖南长沙·三模）地震震级通常是用来衡量地震释放能量大小的数值，里氏震级最早是由查尔斯 里克特提出的，其计算基于地震波的振幅，计算公式为，其中表示某地地震的里氏震级，表示该地地震台测振仪记录的地震波的最大振幅，表示这次地震中的标准地震振幅.假设在一次地震中，某地地震台测振仪记录的地震波的最大振幅为5000，且这次地震的标准地震振幅为0.002，则该地这次地震的里氏震级约为（ ）（参考数据：）
A．6.3级 B．6.4级 C．7.4级 D．7.6级
【变式4-3】（2023·陕西咸阳·模拟预测）陕西榆林神木石峁遗址发现于1976，经过数十年的发掘研究，已证实是中国已发现的龙山晚期到夏早期规模最大的城址，出土了大量玉器、陶器、壁画、房屋、城池、人体骨骼等遗迹，2019年科技人员对遗迹中发现的某具人娄骨骼化石进行碳14测定年代，公式为：（其中为样本距今年代，为现代活体中碳14放射性丰度，为测定样本中碳14放射性丰度），已知现代活体中碳14放射性丰度，该人类骨骼碳14放射性丰度，则该骨骼化石距今的年份大约为（ ）（附：，，）
A．3353 B．3997 C．4125 D．4387
【题型5 构造分段函数模型】
【例5】（2023·上海普陀·模拟预测）某公司按销售额给销售员提成作奖金，每月的基本销售额为20万元，超额中的第一个5万元（含5万元以下），按超额部分的提成作奖金；超额中的第二个5万元，按超额部分的 提成作奖金；……后每增加5万元，其提成比例也增加一个．如销售员某月销售额为27万元，则按照合约，他可得奖金为元．试求：
(1)销售员某月获得奖金7200元，则他该月的销售额为多少？
(2)若某销售员、月份的总销售额为60万元，且两月都完成基本销售额，那么他这两个月的总奖金的最大、最小值分别是多少？
【变式5-1】（2023·上海浦东新·三模）某晚报曾刊登过一则生活趣事，某市民唐某乘坐出租车时，在半途中骂骂咧咧要求司机临时停靠，打表计价结账，然后重新计价，继续前行，该市民解释说，根据经验，这样分开支付车费比一次性付费便宜一些，他的这一说法有道理吗？确实，由于出租车运价上调，有些人出行时会估计一下可能的价格，再决定是否乘坐出租车.据了解，2018年上海出租车在5时到23时之间起租价为14元/3千米，超起租里程单价为2.50元/千米，总里程超过15千米（不含15千米）部分按超起租里程单价加50%.此外，相关部门还规定了低速等候费和其他时段的计价办法，以及适合其他车型的计价办法.你乘坐过出租车吗？你会仿效那位市民唐某的做法吗？为什么？
(1)根据上述情境你能提出什么数学问题？为了解决你的问题，你能否作出一些合理假设？
(2)你能否根据你的假设建立数学模型，并回答你所提出的问题.
【变式5-2】（2024·江苏南通·二模）某单位购入了一种新型的空气消毒剂用于环境消毒，已知在一定范围内，每喷洒1个单位的消毒剂，空气中释放的浓度（单位：毫米/立方米）随着时间（单位：小时）变化的关系如下：当时，；当时，．若多次喷洒，则某一时刻空气中的消毒剂浓度为每次投放的消毒剂在相应时刻所释放的浓度之和．由实验知，当空气中消毒剂的浓度不低于4（毫克/立方米）时，它才能起到杀灭空气中的病毒的作用．
(1)若一次喷洒4个单位的消毒剂，则有效杀灭时间可达几小时？
(2)若第一次喷洒2个单位的消毒剂，6小时后再喷洒个单位的消毒剂，要使接下来的4小时中能够持续有效消毒，试求的最小值（精确到0.1，参考数据：取1.4）
【变式5-3】（2024·上海宝山·模拟预测）自2017年起，上海市开展中小河道综合整治，全面推进“人水相依，延续风貌，丰富设施，精彩活动”的整治目标．某科学研究所针对河道整治问题研发了一种生物复合剂．这种生物复合剂入水后每1个单位的活性随时间（单位：小时）变化的函数为，已知当时，的值为28，且只有在活性不低于3.5时才能产生有效作用．
(1)试计算每1个单位生物复合剂入水后产生有效作用的时间；（结果精确到小时）
(2)由于环境影响，每1个单位生物复合剂入水后会产生损耗，设损耗剩余量关于时间的函数为，记为每1个单位生物复合剂的实际活性，求出的最大值．（结果精确到0.1）
【题型6 函数模型的选择问题】
【例6】（2024·上海崇明·二模）环保生活，低碳出行，电动汽车正成为人们购车的热门选择．某型号的电动汽车在国道上进行测试，国道限速80km/h．经多次测试得到该汽车每小时耗电量M（单位：Wh）与速度v（单位：km/h）的数据如下表所示：
v 0 10 40 60
M 0 1325 4400 7200
为了描述国道上该汽车每小时耗电量M与速度v的关系，现有以下三种函数模型供选择：
①；②；③．
(1)当时，请选出你认为最符合表格中所列数据的函数模型（需说明理由），并求出相应的函数解析式；
(2)现有一辆同型号电动汽车从A地行驶到B地，其中高速上行驶200km，国道上行驶30km，若高速路上该汽车每小时耗电量N（单位：Wh）与速度v（单位：km/h）的关系满足 ，则如何行驶才能使得总耗电量最少，最少为多少？
【变式6-1】（2024·全国·模拟预测）某养殖场随着技术的进步和规模的扩张，肉鸡产量在不断增加．我们收集到2020年前10个月该养殖场上市的肉鸡产量如下：
月份（m） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
产量（W） 1.0207 2.0000 2.5782 2.9974 3.3139 3.5789 3.8041 4.0000 4.1736 4.3294
产量W（万只）和月份m之间可能存在以下四种函数关系：①；②；③；④．（各式中均有，）．
（Ⅰ）请你从这四个函数模型中去掉一个与表格数据不吻合的函数模型，并说明理由；
（Ⅱ）请你从表格数据中选择2月份和8月份，再从第一问剩下的三种模型中任选两个函数模型进行建模，求出这两种函数表达式再分别求出两种模型下4月份的产量，并说明哪个函数模型更好．
【变式6-2】（23-24高一上·浙江湖州·期末）随着电动汽车研发技术的日益成熟，电动汽车的普及率越来越高．某型号电动汽车在封闭路段进行测试，限速（不含）．经多次测试得到，该汽车每小时耗电量（单位：）与速度（单位：）的数据如下表所示．
0 10 30 70
0 1325 3375 9275
为了描述国道上该汽车每小时耗电量与速度的关系，现有以下三种函数模型供选择：
，，．
(1)当时，请选出你认为最符合表格所列数据实际的函数模型，并求出相应的函数解析式；
(2)在本次测试报告中，该电动汽车的最长续航里程为．若测试过程为匀速运动，请计算本次测试时的车速为何值时，该电动汽车电池所需的容量（单位：）最小？并计算出该最小值．
【变式6-3】（23-24高一上·上海·期末）浦东某购物中心开业便吸引了市民纷纷来打卡（观光或消费），某校数学建模社团根据调查发现：该购物中心开业一个月内（以天计），每天打卡人数与第天近似地满足函数（万人），为正常数，且第天的打卡人数为万人．
(1)经调查，打卡市民（含观光）的人均消费（元）与第天近似地满足下表：
（天） 10 14 18 22 26 30
（元） 131 135 139 143 139 135
现给出以下三种函数模型：①，②，③．请你根据上表中的数据，从中选择你认为最合适的一种函数来描述打卡市民（含观光）的人均消费（元）与第天的关系，并求出该函数的解析式；
(2)确定的值，并在问题（1）的基础上，求出该购物中心日营业收入（，为正整数）的最小值（单位：万元）．
（注：日营业收入日打卡人数人均消费）．
一、单选题
1．（2024·青海海西·模拟预测）北京时间2020年11月24日4时30分，中国在文昌航天发射场用长征五号遥五运载火箭，成功将嫦娥五号月球探测器送入地月转移轨道，发射取得圆满成功．在不考虑空气阻力的情况下，火箭的最大速度和燃料的质量、火箭（除燃料外）的质量的函数关系是．按照这个规律，当m时，火箭的最大速度为；当m时，火箭的最大速度为．则（参考数据：）（ ）
A． B． C． D．
2．（2024·宁夏吴忠·模拟预测）从甲地到乙地的距离约为240km，经多次实验得到一辆汽车每小时耗油量（单位：L）与速度（单位：km/h）（）的下列数据：
0 40 60 80 120
0.000 6.667 8.125 10.000 20.000
为描述汽车每小时耗油量与速度的关系，则下列四个函数模型中，最符合实际情况的函数模型是（ ）
A． B．
C． D．
3．（2024·内蒙古赤峰·一模）在下列四个图形中，点P从点O出发，按逆时针方向沿周长为l的图形运动一周，O、P两点连线的距离y与点P走过的路程x的函数关系如图，那么点P所走的图形是（ ）
A． B．
C． D．
4．（2024·全国·模拟预测）近年来，“共享单车”的出现为市民“绿色出行”提供了极大方便某共享单车公司计划在甲、乙两座城市共投资万元，根据行业规定，每座城市至少要投资万元由前期市场调研可知：甲城市收益单位：万元与投入单位：万元满足，乙城市收益单位：万元与投入单位：万元满足，则投资这两座城市收益的最大值为 （ ）
A．万元 B．万元 C．万元 D．万元
5．（2024·北京通州·二模）某池塘里原有一块浮萍，浮萍蔓延后的面积S（单位：平方米）与时间t（单位：月）的关系式为（，且），图象如图所示．则下列结论正确的个数为（ ）
①浮萍每个月增长的面积都相等；
②浮萍蔓延4个月后，面积超过30平方米；
③浮萍面积每个月的增长率均为50%；
④若浮萍蔓延到3平方米、4平方米、12平方米所经过的时间分别是，，，则．
A．0 B．1 C．2 D．3
6．（2024·北京怀柔·模拟预测）“绿水青山就是金山银山”的理念已经提出18年，我国城乡深化河道生态环境治理，科学治污.现有某乡村一条污染河道的蓄水量为v立方米，每天的进出水量为k立方米，已知污染源以每天r个单位污染河水，某一时段t（单位：天）河水污染质量指数（每立方米河水所含的污染物）满足（为初始质量指数），经测算，河道蓄水量是每天进出水量的50倍.若从现在开始停止污染源，要使河水的污染水平下降到初始时的，需要的时间大约是（参考数据：，）（ ）
A．1个月 B．3个月 C．半年 D．1年
7．（2023·北京·模拟预测）血药浓度（Plasma Concentration）是指药物吸收后在血浆内的总浓度.药物在人体内发挥治疗作用时，该药物的血药浓度应介于最低有效浓度和最低中毒浓度之间.已知成人单次服用1单位某药物后，体内血药浓度及相关信息如图所示：
根据图中提供的信息，下列关于成人使用该药物的说法中：
①首次服用该药物1单位约10分钟后，药物发挥治疗作用；
②每次服用该药物1单位，两次服药间隔小于2小时，一定会产生药物中毒；
③每向隔5.5小时服用该药物1单位，可使药物持续发挥治疗作用；
④首次服用该药物1单位3小时后，再次服用该药物1单位，不会发生药物中毒.
其中正确说法的个数是（ ）
A．1 B．2 C．3 D．4
8．（2023·江西南昌·二模）为了预防某种病毒，某学校需要通过喷洒药物对教室进行全面消毒．出于对学生身体健康的考虑，相关部门规定空气中这种药物的浓度不超过0.25毫克/立方米时，学生方可进入教室．已知从喷洒药物开始，教室内部的药物浓度y（毫克/立方米）与时间t（分钟）之间的函数关系为，函数的图像如图所示．如果早上7：30就有学生进入教室，那么开始喷洒药物的时间最迟是（ ）
A．7：00 B．6：40 C．6：30 D．6：00
二、多选题
9．（2024·河南·模拟预测）1889年瑞典的阿伦尼乌斯提出了阿伦尼乌斯公式：（和均为大于0的常数），为反应速率常数（与反应速率成正比），为热力学温度（），在同一个化学反应过程中为大于0的定值.已知对于某一化学反应，若热力学温度分别为和时，反应速率常数分别为和（此过程中，与的值保持不变），则（ ）
A．若，则
B．若，则
C．若，，则
D．若，，则
10．（2023·全国·模拟预测）小菲在学校选修课中了解了艾宾浩斯遗忘曲线．为了解自己记忆一组单词的情况，她记录了随后一个月的有关数据，绘制图象，拟合了记忆保持量y与时间（单位：天）之间的函数关系．则下列说法中正确的是（ ）
A．随着时间的增加：小菲的单词记忆保持量降低
B．第一天小菲的单词记忆保持量下降最多
C．天后，小菲的单词记忆保持量不低于40%
D．天后，小菲的单词记忆保持量不足20%
11．（2024·全国·模拟预测）某地下车库在排气扇发生故障的情况下测得空气中一氧化碳含量达到了危险状态，经抢修排气扇恢复正常，排气4分钟后测得车库内的一氧化碳浓度为，继续排气4分钟后又测得浓度为．由检验知该地下车库一氧化碳浓度（单位：）与排气时间（单位：分钟）之间满足函数关系（为常数，是自然对数的底数）．若空气中一氧化碳浓度不高于，人就可以安全进入车库了，则下列说法正确的是（ ）
A．
B．
C．排气12分钟后浓度为
D．排气32分钟后，人可以安全进入车库
三、填空题
12．（2024·广东广州·模拟预测）“阿托秒”是一种时间的国际单位，“阿托秒”等于秒，原子核内部作用过程的持续时间可用“阿托秒”表示.《庄子 天下》中提到，“一尺之棰，日取其半，万世不竭”，如果把“一尺之棰”的长度看成1米，按照此法，至少需要经过 天才能使剩下“棰”的长度小于光在2“阿托秒”内走过的距离.（参考数据：光速为米/秒，）
13．（2024·上海长宁·二模）甲、乙、丙三辆出租车2023年运营的相关数据如下表：
甲 乙 丙
接单量t（单） 7831 8225 8338
油费s（元） 107150 110264 110376
平均每单里程k（公里） 15 15 15
平均每公里油费a（元） 0.7 0.7 0.7
出租车空驶率；依据以上数据，小明建立了求解三辆车的空驶率的模型，并求得甲、乙、丙的空驶率分别为，则 .（精确到0.01）
14．（2024·北京·模拟预测）农业技术员进行某种作物的种植密度试验，把一块试验田划分为8块面积相等的区域（除了种植密度，其它影响作物生长的因素都保持一致），种植密度和单株产量统计如下：

根据上表所提供信息，第 号区域的总产量最大．
四、解答题
15．（2024·贵州六盘水·模拟预测）中国茶文化博大精深，茶水的口感与茶叶类型和水的温度有关.水城春茶因富含有机茶硒和十余种人体必需的微量元素而享誉贵州省内外.经验表明，水城春茶用的水泡制，再等到茶水温度降至时，饮用口感最佳.为方便控制水温，某研究小组采用了物体在常温环境下温度变化的冷却模型：若物体的初始温度是，室温是，则经过时间t（单位：分钟）后物体的温度（单位：）满足，其中k为正常数.该研究小组在的室温下，通过多次测量取平均值的方法，测得200mL初始温度为的水的温度降至相应温度所需时间如下表所示：
从降至所需时间 3.4分钟
从降至所需时间 5.0分钟
(1)从上表中选取一组数据求出k的值（精确到0.01），并根据上述冷却模型写出冷却时间t关于冷却后水温的函数解析式；
(2)在（1）的条件下，现用200mL水在的室温下泡制水城春茶，从泡制到获得最佳饮用口感约需要多少分钟？（精确到0.1分钟）
（参考数据：，，，）
16．（2023·上海杨浦·一模）企业经营一款节能环保产品，其成本由研发成本与生产成本两部分构成．生产成本固定为每台130元．根据市场调研，若该产品产量为x万台时，每万台产品的销售收入为I（x）万元．两者满足关系：
(1)甲企业独家经营，其研发成本为60万元．求甲企业能获得利润的最大值；
(2)乙企业见有利可图，也经营该产品，其研发成本为40万元．问：乙企业产量多少万台时获得的利润最大；（假定甲企业按照原先最大利润生产，并未因乙的加入而改变）
(3)由于乙企业参与，甲企业将不能得到预期的最大收益、因此会作相应调整，之后乙企业也会随之作出调整，最终双方达到动态平衡（在对方当前产量不变的情况下，已方达到利润最大）求动态平衡时，两企业各自的产量和利润分别是多少．
17．（2024·浙江金华·模拟预测）太阳能板供电是节约能源的体现，其中包含电池板和蓄电池两个重要组件，太阳能板通过电池板将太阳能转换为电能，再将电能储存于蓄电池中．已知在一定条件下，入射光功率密度（E为入射光能量且为入射光入射有效面积），电池板转换效率与入射光功率密度成反比，且比例系数为k．
(1)若平方米，求蓄电池电能储存量Q与E的关系式；
(2)现有铅酸蓄电池和锂离子蓄电池两种蓄电池可供选择，且铅酸蓄电池的放电量，锂离子蓄电池的放电量．设，给定不同的Q，请分析并讨论为了使得太阳能板供电效果更好，应该选择哪种蓄电池？
注：①蓄电池电能储存量；
②当S，k，Q一定时，蓄电池的放电量越大，太阳能板供电效果越好．
18．（2023·上海嘉定·一模）李先生属于一年工作天的上班族，计划购置一辆新车用以通勤.大致推断每天早八点从家出发，晚上六点回家，往返总距离为公里.考虑从两款车型中选择其一， 款车是燃油车，款车是电动车，售价均为万元.现提供关于两种车型的相关信息：
款车的油耗为升/百公里，油价为每升至元.车险费用元/年.购置税为售价的.购车后，车价每年折旧率为.保养费用平均元/万公里；
款车的电耗为度/百公里，电费为每度至元.车险费用元/年.国务院年出台文件，宣布保持免除购置税政策.电池使用寿命为年，更换费用为万元.购车后，车价每年折旧率为.保养费用平均元/万公里.
(1)除了上述了解到的情况，还有哪些因素可能需要考虑 写出这些因素（至少个，不超过个）；
(2)为了简化问题，请对相关因素做出合情假设，由此为李先生作出买车的决策，并说明理由.
19．（2024·北京·二模）为响应国家“降碳减排”号召，新能源汽车得到蓬勃发展，而电池是新能源汽车最核心的部件之一.湖南某企业为抓住新能源汽车发展带来的历史性机遇，决定开发生产一款新能源电池设备.生产这款设备的年固定成本为200万元，每生产台需要另投入成本（万元），当年产量不足45台时，万元，当年产量不少于45台时，万元.若每台设备的售价与销售量的关系式为万元，经过市场分析，该企业生产新能源电池设备能全部售完.
(1)求年利润（万元）关于年产量（台）的函数关系式；
(2)年产量为多少台时，该企业在这一款新能源电池设备的生产中获利最大？最大利润是多少万元？
21世纪教育网(www.21cnjy.com)专题2.8 函数模型及其应用【六大题型】
【新高考专用】
【题型1 利用函数图象刻画实际问题的变化过程】 2
【题型2 已知函数模型解决实际问题】 6
【题型3 构造二次函数模型】 8
【题型4 构造指数、对数函数模型】 11
【题型5 构造分段函数模型】 13
【题型6 函数模型的选择问题】 18
1、函数模型及其应用
考点要求 真题统计 考情分析
(1)了解指数函数、对数函数与一次函数增长速度的差异
(2)理解“指数爆炸”“对数增长”“直线上升”等术语的含义 (3)会选择合适的函数模型刻画现实问题的变化规律，了解函数模型在社会生活中的广泛应用 2020年新高考全国I卷：第6题，5分 2020年全国IⅡ卷：第4题，5分 函数模型是高考数学的重要内容之一，从近几年的高考形势来看，高考对函数模型的考查相对稳定，一般以选择题与填空题的形式出现，难度不大；学生在复习中要加强对建模能力和应用能力的培养.
【知识点1 几种常见的函数模型】
1．一次函数模型
一次函数模型：f(x)=kx+b(k,b为常数，k≠0).
一次函数是常见的一种函数模型，在初中就已接触过.
2．二次函数模型
二次函数模型：f(x)=+bx+c(a,b,c为常数，a≠0).
二次函数为生活中常见的一种数学模型，因二次函数可求其最大值(或最小值)，故最优、最省等最值
问题常用到二次函数模型.
3．幂函数模型
幂函数模型应用的求解策略
(1)给出含参数的函数关系式，利用待定系数法求出参数，确定函数关系式.
(2)根据题意，直接列出相应的函数关系式.
4．指数函数模型
指数函数模型：(a,b,c为常数，a>0，且a≠1，b≠0).
4．对数函数模型
对数函数模型：(a,b,c为常数，a>0，且a≠1，b≠0).
6．分段函数模型
由于分段函数在不同区间上具有不同的解析式，因此分段函数在研究条件变化前后的实际问题中具有广泛的应用.
7．“对勾”函数模型
对勾函数模型是常考的模型，要牢记此类函数的性质，尤其是单调性：y=ax+(a>0,b>0)，当x>0时，在(0,]上递减，在(,+)上递增.另外，还要注意换元法的运用.
【知识点2 判断函数图象与实际问题变化过程的解题策略】
1．判断函数图象与实际问题变化过程相吻合的两种方法
(1)构建函数模型法：当根据题意易构建函数模型时，先建立函数模型，再结合模型选图象.
(2)验证法：根据实际问题中两变量的变化快慢等特点，结合图象的变化趋势，验证是否吻合，从中排除不符合实际的情况，选出符合实际的情况.
【知识点3 实际问题中函数建模的基本步骤】
1．构造函数模型解决实际问题的基本步骤
(1)审题：弄清题意，分清条件和结论，理清数量关系，初步选择模型.
(2)建模：将自然语言转化为数学语言，利用数学知识，建立相应的函数模型.
(3)求解：根据实际问题所需要解决的目标及函数式的结构特征正确求得函数模型的解.
(4)还原：应用问题不是单纯的数学问题，既要符合数学学科背景又要符合实际背景，因此解出的结果
要代入原问题中进行检验、评判，最后得出结论，作出回答.
【题型1 利用函数图象刻画实际问题的变化过程】
【例1】（2024·海南·模拟预测）下列四个图象中，与所给三个事件吻合最好的顺序为（ ）
①我离开家不久，发现自己把作业本忘在家里了，于是立刻返回家里取了作业本再上学；
②我骑着车一路以常速行驶，只是在途中遇到一次交通堵塞，耽搁了一些时间；
③我出发后，心情轻松，缓缓行进，后来为了赶时间开始加速.
其中y表示离开家的距离，t表示所用时间.
A．④①② B．③①② C．②①④ D．③②①
【解题思路】根据三个事件的特征，分析离家距离的变化情况，选出符合事件的图像.
【解答过程】对于事件①，中途返回家，离家距离为0，故图像④符合；
对于事件②，堵车中途耽搁了一些时间，中间有段时间离家距离不变，故图像①符合；
对于事件③，前面速度慢，后面赶时间加快速度，故图像②符合；
故选：A.
【变式1-1】（2024·全国·模拟预测）某公司在30天内商品的销售价格（元）与时间（天）的关系满足下方图象所示的函数，商品的销售量（万件）与时间的关系是，则下列说法正确的是（ ）
①第15天日销售额最大 ②第20天日销售额最大
③最大日销售额为120万元 ④最大日销售额为125万元
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
【解题思路】先由函数图象利用待定系数法求得销售价格P（元）关于时间t（天）的函数解析式，再求销售额关于t的函数解析式，从而结合二次函数性质求其最大值，由此得解.
【解答过程】由图象可得当时，可设，根据图象知过点，
所以，解得，所以，
当，可设，根据图象知过点，
所以，解得，所以，
综上可得，，
又 ，设第天的销售额为，
则，
化简可得，
当时，，所以，当且仅当时，等号成立；
当时，，所以，当且仅当时，等号成立；’
综上可得，第15日的销售额最大，最大值为125万元，故①④正确.
故选：B.
【变式1-2】（2023·北京门头沟·一模）在声学中，音量被定义为：，其中是音量（单位为dB），是基准声压为，P是实际声音压强.人耳能听到的最小音量称为听觉下限阈值.经过研究表明，人耳对于不同频率的声音有不同的听觉下限阈值，如下图所示，其中240对应的听觉下限阈值为20，1000对应的听觉下限阈值为0，则下列结论正确的是（ ）
A．音量同为20的声音，30~100的低频比1000~10000的高频更容易被人们听到.
B．听觉下限阈值随声音频率的增大而减小.
C．240的听觉下限阈值的实际声压为0.002.
D．240的听觉下限阈值的实际声压为1000的听觉下限阈值实际声压的10倍.
【解题思路】对于选项A、B，可以直接观察图像得出听觉下限阈值与声音频率的关系进行判断；对于C、D，通过所给函数关系代入听觉下限阈值计算即可判断.
【解答过程】对于A， 30~100的低频对应图像的听觉下限阈值高于20，1000~10000的高频对应的听觉下限阈值低于20，所以对比高频更容易被听到，故A错误；
对于B，从图像上看，听觉下限阈值随声音频率的增大有减小也有增大，故B错误；
对于C，240对应的听觉下限阈值为20，，
令，此时 ，故C错误；
对于D，1000的听觉下限阈值为0，
令，此时，所以240的听觉下限阈值的实际声压为1000的听觉下限阈值实际声压的10倍，故D正确.
故选：D.
【变式1-3】（2024·全国·模拟预测）如图所示为某池塘中野生水葫芦的面积与时间的函数关系的图象，假设其函数关系为指数函数，现给出下列说法，其中正确的说法有（ ）
A．野生水葫芦的面积每月增长量相等
B．野生水葫芦从蔓延到历时超过1个月
C．设野生水葫芦蔓延到，，所需的时间分别为，，，则有
D．野生水葫芦在第1个月到第3个月之间蔓延的平均速度等于在第2个月到第4个月之间蔓延的平均速度
【解题思路】根据图中数据可计算得出A、B、D选项；根据图像得到指数函数解析式，表示出，，，根据对数计算即可判断C选项.
【解答过程】由图可知野生水葫芦第一个月增长面积为，第二个月增长面积为，A错误；
由图可知野生水葫芦从蔓延到历时超过1个月，B正确；
野生水葫芦的面积与时间的函数关系为，，，
，，所以，C正确；
野生水葫芦在第1个月到第3个月之间蔓延的平均速度为
野生水葫芦在第2个月到第4个月之间蔓延的平均速度为，D错误.
故选：BC.
【题型2 已知函数模型解决实际问题】
【例2】（2024·广东茂名·一模）Gompertz曲线用于预测生长曲线的回归预测，常见的应用有：代谢预测，肿瘤生长预测，有限区域内生物种群数量预测，工业产品的市场预测等，其公式为：（其中，为参数）.某研究员打算利用该函数模型预测公司新产品未来的销售量增长情况，发现.若表示该新产品今年的年产量，估计明年的产量将是今年的倍，那么的值为（为自然数对数的底数）（ ）
A． B． C． D．
【解题思路】由，得到，分别代入、，得到和的值，进而得到，求解即可.
【解答过程】由，得到，
当时，；
当时，.
依题意，明年的产量将是今年的倍，得：，
，即，解得.
，.
故选：A.
【变式2-1】（23-24高三上·北京通州·阶段练习）被誉为信息论之父的香农提出了一个著名的公式：，其中C为最大数据传输速率，单位为；W为信道带宽，单位为；为信噪比.香农公式在5G技术中发挥着举足轻重的作用.当，时，最大数据传输速率记为；当，时，最大数据传输速率记为，则为（ ）
A． B． C． D．3
【解题思路】
由题意可知，分别将数据代入利用对数运算法则计算出，，即可求得.
【解答过程】根据题意，将，代入可得；
将，代入可得 ；
所以可知.
故选：D.
【变式2-2】（2024·陕西安康·模拟预测）若一段河流的蓄水量为立方米，每天水流量为立方米，每天往这段河流排水立方米的污水，则天后河水的污染指数 为初始值，．现有一条被污染的河流，其蓄水量是每天水流量的60倍，以当前的污染指数为初始值，若从现在开始停止排污水，要使河水的污染指数下降到初始值的，需要的天数大约是（参考数据：）（ ）
A．98 B．105 C．117 D．130
【解题思路】由已知化简函数式得，再利用约天后，河水的污染指数下降到初始值的，可得方程，然后两边取对数得，最后利用已知的对数值可计算得到结果.
【解答过程】由题意可知：，，所以
设约天后，河水的污染指数下降到初始值的，即，
所以，
故选：C.
【变式2-3】（2024·四川·模拟预测）2023年6月22日，由中国帮助印尼修建的雅万高铁测试成功，高铁实现时速自动驾驶，不仅速度比普通列车快，而且车内噪声更小．如果用声强（单位：）表示声音在传播途径中每平方米上的声能流密度，声强级（单位：）与声强的函数关系式为，其中为基准声强级，为常数，当声强时，声强级．下表为不同列车声源在距离处的声强级：
声源 与声源的距离（单位：） 声强级范围
内燃列车 20
电力列车 20
高速列车 20
设在离内燃列车 电力列车 高速列车处测得的实际声强分别为，则下列结论正确的是（ ）
A． B． C． D．
【解题思路】根据声强、声强级之间的关系确定基准声强级，即可判断A；计算可得大小关系，即可判断B，D；计算可得大小关系，即可判断.
【解答过程】对于：因为声强时，声强级，
所以，解得，故错误；
对于B：因为，
所以，即，故B正确；
对于C：，
所以，即，故C不正确；
对于D，，
所以，即，故D不正确．
故选：B．
【题型3 构造二次函数模型】
【例3】（2023·江西九江·模拟预测）随着新冠病毒的暴发，感染人数越来越多，医疗资料受到极大的挑战，某地政府开始建立方舱医院，建筑公司为某方舱医院一病区预备的建筑材料总长为158米，计划建立24间病房，分为两排，过道的宽为1米，病房的长为x米，如图所示，如何设计病房的长、宽才能使单间病房面积最大？
【解题思路】由题可得病房的宽为米，进而可得单间病房面积，然后利用二次函数的性质即得.
【解答过程】由题可得病房的宽为米，
所以单间病房面积为，
所以当米时，单间病房面积最大，此时病房的宽为米，
即病房的长为3米、宽为米，才能使单间病房面积最大.
【变式3-1】（2024·上海青浦·一模）考虑到高速公路行车安全需要，一般要求高速公路的车速（公里/小时）控制在范围内.已知汽车以公里/小时的速度在高速公路上匀速行驶时，每小时的油耗（所需要的汽油量）为升，其中为常数，不同型号汽车值不同，且满足.
(1)若某型号汽车以120公里/小时的速度行驶时，每小时的油耗为升，欲使这种型号的汽车每小时的油耗不超过9升，求车速的取值范围；
(2)求不同型号汽车行驶100千米的油耗的最小值.
【解题思路】（1）根据题意，可知当时，求出的值，结合条件得出，再结合，即可得出车速的取值范围；
（2）设该汽车行驶100千米的油耗为升，得出关于与的函数关系式，通过换元令，则，得出与的二次函数，再根据二次函数的图象和性质求出的最小值，即可得出不同型号汽车行驶100千米的油耗的最小值.
【解答过程】（1）解：由题意可知，当时，，解得：，
由，即，解得：，
因为要求高速公路的车速（公里/小时）控制在范围内，
即，所以，
故汽车每小时的油耗不超过9升，求车速的取值范围.
（2）解：设该汽车行驶100千米的油耗为升，
则，
令，则，
所以，，
可得对称轴为，由，可得，
当时，即时，
则当时，；
当，即时，
则当时，；
综上所述，当时，该汽车行驶100千米的油耗的最小值为升；
当时，该汽车行驶100千米的油耗的最小值为升.
【变式3-2】（2022·上海虹口·一模）某地政府决定向当地纳税额在4万元至8万元（包括4万元和8万元）的小微企业发放补助款，发放方案规定：补助款随企业纳税额的增加而增加，且补助款不低于纳税额的50%.设企业纳税额为（单位：万元），补助款为（单位：万元），其中为常数.
(1)分别判断，时，是否符合发放方案规定，并说明理由；
(2)若函数符合发放方案规定，求的取值范围.
【解题思路】（1）根据题意，需要判断函数在上是否单调递增，在上是否恒大于等于零，进而得到答案；
（2）根据题意，在上单调递增，且在上恒大于等于零，进而求出b的取值范围.
【解答过程】（1）若，则，函数在上单调递增，令，显然在上恒大于0，满足题意.
若，则，函数在上单调递增，令，易知，不合题意.
所以时，符合发放方案规定，时，不符合发放方案规定.
（2）①由题意，在上单调递增，则.
②令，由题意，在上恒成立，
若，在上单调递增，则，于是；
若，在上单调递减，则，舍去；
若，则，舍去.
所以.
综合①②得：.
【变式3-3】（2023·上海嘉定·二模）某村共有100户农民，且都从事蔬菜种植，平均每户的年收入为2万元．为了调整产业结构，该镇政府决定动员部分农民从事蔬菜加工．据估计，若能动员户农民从事蔬菜加工，则剩下的继续从事蔬菜种植的农民平均每户的年收入比上一年提高，而从事蔬菜加工的农民平均每户的年收入为万元．
（1）在动员户农民从事蔬菜加工后，要使从事蔬菜种植的农民的总年收入不低于动员前100户农民的总年收入，求的取值范围；
（2）在（1）的条件下，要使这100户农民中从事蔬菜加工的农民的总年收入始终不高于从事蔬菜种植的农民的总年收入，求的最大值．
【解题思路】（1）根据题意，表示出动员户农民从事蔬菜加工后农民的总年收入，动员前农民的总年收入，再解不等式.
（2）转化成恒成立问题，再分离变量，转化成函数的最值问题.
【解答过程】解：（1）动员户农民从事蔬菜加工后，农民的总年收入为，
由题得 ．
（2）由题恒成立，其中，
即恒成立，又因为，
当且仅当时等号成立，所以．
【题型4 构造指数、对数函数模型】
【例4】（2024·陕西西安·模拟预测）2023年10月31日，国务院新闻办举行“权威部门话开局”系列主题新闻发布会的第28场发布会.会上提出蒙古国 中国，包括东北亚的日本 韩国，都是沙漠化的受害者，所以防沙治沙 植树造林符合本地区各国和人民当前及长远利益.根据对中国国家整理的中国沙尘暴资料的分析，发现持续时间大于的沙尘暴次数满足，目前经测验地情况气象局发现，时，次数时，次数，据此计算时对应的持续时间约为（ ）
（参考数据：）
A．389 B．358 C．423 D．431
【解题思路】由题意可得，利用指数和对数的运算解出，再代入，利用对数的运算化简求出时间即可.
【解答过程】两式相比，得，
又两边取对数可得，
所以，
令，即，
取对数并化简可得，
因为，
所以
所以.
故选：D.
【变式4-1】（2024·宁夏银川·一模）锂电池在存放过程中会发生自放电现象，其电容量损失量随时间的变化规律为，其中Q（单位）为电池容量损失量，p是时间t的指数项，反映了时间趋势由反应级数决定，k是方程剩余项未知参数的组合，与温度T和电池初始荷电状态M等自放电影响因素有关．以某种品牌锂电池为研究对象，经实验采集数据进行拟合后获得，相关统计学参数，且预测值与实际值误差很小．在研究M对Q的影响时，其他参量可通过控制视为常数，电池自放电容量损失量随时间的变化规律为，经实验采集数据进行拟合后获得，相关统计学参数，且预测值与实际值误差很小．若该品牌电池初始荷电状态为，存放16天后，电容量损失量约为（ ）
（参考数据为：）
A．100.32 B．101.32 C．105.04 D．150.56
【解题思路】根据题意，得到，将，，结合题中所给数据加以计算，即可得到存放16天后电容量损失量近似值.
【解答过程】根据题意，可得，
代入，可得，
因为该品牌电池初始荷电状态，
所以存放16天后，电容量损失量.
故选：C.
【变式4-2】（2024·湖南长沙·三模）地震震级通常是用来衡量地震释放能量大小的数值，里氏震级最早是由查尔斯 里克特提出的，其计算基于地震波的振幅，计算公式为，其中表示某地地震的里氏震级，表示该地地震台测振仪记录的地震波的最大振幅，表示这次地震中的标准地震振幅.假设在一次地震中，某地地震台测振仪记录的地震波的最大振幅为5000，且这次地震的标准地震振幅为0.002，则该地这次地震的里氏震级约为（ ）（参考数据：）
A．6.3级 B．6.4级 C．7.4级 D．7.6级
【解题思路】根据题意，得到，结合对数的运算法则，即可求解.
【解答过程】由题意，某地地震波的最大振幅为，且这次地震的标准地震振幅为，
可得.
故选：B.
【变式4-3】（2023·陕西咸阳·模拟预测）陕西榆林神木石峁遗址发现于1976，经过数十年的发掘研究，已证实是中国已发现的龙山晚期到夏早期规模最大的城址，出土了大量玉器、陶器、壁画、房屋、城池、人体骨骼等遗迹，2019年科技人员对遗迹中发现的某具人娄骨骼化石进行碳14测定年代，公式为：（其中为样本距今年代，为现代活体中碳14放射性丰度，为测定样本中碳14放射性丰度），已知现代活体中碳14放射性丰度，该人类骨骼碳14放射性丰度，则该骨骼化石距今的年份大约为（ ）（附：，，）
A．3353 B．3997 C．4125 D．4387
【解题思路】首先求出再代入公式，利用参考数据计算可得.
【解答过程】由题知，，
∴.
故选：B.
【题型5 构造分段函数模型】
【例5】（2023·上海普陀·模拟预测）某公司按销售额给销售员提成作奖金，每月的基本销售额为20万元，超额中的第一个5万元（含5万元以下），按超额部分的提成作奖金；超额中的第二个5万元，按超额部分的 提成作奖金；……后每增加5万元，其提成比例也增加一个．如销售员某月销售额为27万元，则按照合约，他可得奖金为元．试求：
(1)销售员某月获得奖金7200元，则他该月的销售额为多少？
(2)若某销售员、月份的总销售额为60万元，且两月都完成基本销售额，那么他这两个月的总奖金的最大、最小值分别是多少？
【解题思路】（1）由题分析出销售员该月的销售超额部分在15万元到20万元之间，设超额部分比15万多元，列出方程，求解即可；
（2）设两个月的总奖金为，某销售员月份的销售额为万元，则销售员月份的销售额为万元，分类讨论的范围，得出关于的分段函数，画出图像即可得解．
【解答过程】（1）超额第一个5万元可得奖金1000元，超额第二个5万元可得奖金2000元，超额第三个5元可得奖金3000元，超额第四个5万元可得奖金4000元，
所以当销售员的销售额超额部分为15万元时，可得奖金3000元，当销售员的销售额超额部分为20万元时，可得奖金7000元，
因为销售员某月获得奖金7200元，
所以销售员该月的销售超额部分在15万元到20万元之间，
设超额部分比15万多元，提成比例为，
则，可得，
故他该月的销售额为万元．
（2）设两个月的总奖金为，某销售员月份的销售额为万元，则销售员月份的销售额为万元，
则，
①当时，则，
，
②当时，则，
，
③当时， 则
，
④当时， 则
，
综上所述，，作出图像，

由图可知，当，即7月份销售额为30万元，奖金最低为0.6万元；
当或时，即7月份销售额为20或40万元，奖金最高为1万元．
【变式5-1】（2023·上海浦东新·三模）某晚报曾刊登过一则生活趣事，某市民唐某乘坐出租车时，在半途中骂骂咧咧要求司机临时停靠，打表计价结账，然后重新计价，继续前行，该市民解释说，根据经验，这样分开支付车费比一次性付费便宜一些，他的这一说法有道理吗？确实，由于出租车运价上调，有些人出行时会估计一下可能的价格，再决定是否乘坐出租车.据了解，2018年上海出租车在5时到23时之间起租价为14元/3千米，超起租里程单价为2.50元/千米，总里程超过15千米（不含15千米）部分按超起租里程单价加50%.此外，相关部门还规定了低速等候费和其他时段的计价办法，以及适合其他车型的计价办法.你乘坐过出租车吗？你会仿效那位市民唐某的做法吗？为什么？
(1)根据上述情境你能提出什么数学问题？为了解决你的问题，你能否作出一些合理假设？
(2)你能否根据你的假设建立数学模型，并回答你所提出的问题.
【解题思路】（1）根据题意可分析出出租车费用为分段函数的模型，故可以提出求解里程计价费用与里程的函数关系问题，并假设只能在路程的中点处停靠一次，再求解此时的函数关式；
（2）分别求解不停靠与停靠中点时的费用，再作图分析判断即可.
【解答过程】（1）由题意，出租车费用为分段函数的模型，故可提出问题：
①上海出租车在5时到23时之间起租价为14元/3千米，超起租里程单价为2.50元/千米，总里程超过15千米（不含15千米）部分按超起租里程单价加50%，求里程计价费用与里程的函数关系式子；
②若只能在路程的中点处停靠一次，分析不停靠与停靠两种计费方式哪种更划算.
（2）由（1）中所建立的函数模型：
①由题意，当时；当时；当时.
故.
②若只能在路程的中点处停靠一次，则路费函数，即，分别作出函数图象.

由图象可得，与有交点，联立有，解得.
故若只能在路程的中点处停靠一次，则当路程不足公里时不停靠更划算，当路程不足公里时停靠更划算.
【变式5-2】（2024·江苏南通·二模）某单位购入了一种新型的空气消毒剂用于环境消毒，已知在一定范围内，每喷洒1个单位的消毒剂，空气中释放的浓度（单位：毫米/立方米）随着时间（单位：小时）变化的关系如下：当时，；当时，．若多次喷洒，则某一时刻空气中的消毒剂浓度为每次投放的消毒剂在相应时刻所释放的浓度之和．由实验知，当空气中消毒剂的浓度不低于4（毫克/立方米）时，它才能起到杀灭空气中的病毒的作用．
(1)若一次喷洒4个单位的消毒剂，则有效杀灭时间可达几小时？
(2)若第一次喷洒2个单位的消毒剂，6小时后再喷洒个单位的消毒剂，要使接下来的4小时中能够持续有效消毒，试求的最小值（精确到0.1，参考数据：取1.4）
【解题思路】（1）由可求出结果；
（2）根据题意求出从第一次喷洒起，经小时后，其浓度关于的函数解析式，再根据基本不等式求出其最小值，再由最小值不低于4，解不等式可得结果.
【解答过程】（1）因为一次喷洒4个单位的消毒剂，
所以其浓度为
当时，，解得，此时，
当时，，解得，此时，
所以若一次喷洒4个单位的消毒剂，则有效杀灭时间可达8小时．
（2）设从第一次喷洒起，经小时后，
其浓度，
因为，，
所以，
当且仅当，即 时，等号成立；
所以其最小值为，由，解得，
所以a的最小值为．
【变式5-3】（2024·上海宝山·模拟预测）自2017年起，上海市开展中小河道综合整治，全面推进“人水相依，延续风貌，丰富设施，精彩活动”的整治目标．某科学研究所针对河道整治问题研发了一种生物复合剂．这种生物复合剂入水后每1个单位的活性随时间（单位：小时）变化的函数为，已知当时，的值为28，且只有在活性不低于3.5时才能产生有效作用．
(1)试计算每1个单位生物复合剂入水后产生有效作用的时间；（结果精确到小时）
(2)由于环境影响，每1个单位生物复合剂入水后会产生损耗，设损耗剩余量关于时间的函数为，记为每1个单位生物复合剂的实际活性，求出的最大值．（结果精确到0.1）
【解题思路】（1）由求出，分、，解不等式可得答案；
（2）当时，令，，再令，面积由基本不等式求得最值； 当时，，利用单调性可得的最大值，再比较可得答案．
【解答过程】（1）由于，则，
当时，，
解得，
当时，，
即产生有效作用的时间段为，
故产生有效作用的时间为小时．
（2）当时，令，则，
同时，
再令，则，
面积，
由基本不等式，，
当且仅当时等号成立，
则在上的最大值为，
当时，，
则此时在是单调递减的，
则最大值在时取到，，
综上所述，在上的最大值为6.5．
【题型6 函数模型的选择问题】
【例6】（2024·上海崇明·二模）环保生活，低碳出行，电动汽车正成为人们购车的热门选择．某型号的电动汽车在国道上进行测试，国道限速80km/h．经多次测试得到该汽车每小时耗电量M（单位：Wh）与速度v（单位：km/h）的数据如下表所示：
v 0 10 40 60
M 0 1325 4400 7200
为了描述国道上该汽车每小时耗电量M与速度v的关系，现有以下三种函数模型供选择：
①；②；③．
(1)当时，请选出你认为最符合表格中所列数据的函数模型（需说明理由），并求出相应的函数解析式；
(2)现有一辆同型号电动汽车从A地行驶到B地，其中高速上行驶200km，国道上行驶30km，若高速路上该汽车每小时耗电量N（单位：Wh）与速度v（单位：km/h）的关系满足 ，则如何行驶才能使得总耗电量最少，最少为多少？
【解题思路】（1）根据函数的单调性排除②，根据定义域排除③即可；
（2）根据题意可得高速路上的耗电量，再分析的单调性求得告诉上的耗电量，再根据（1）中求得的，可得国道上的耗电量，根据二次函数的最值分析最小值即可
【解答过程】（1）因为函数是定义域上的减函数，又无意义，所以函数
与不可能是符合表格中所列数据的函数模型，
故是可能符合表格中所列数据的函数模型.
由，得：，所以
（2）由题意，高速路上的耗电量
任取，当时，
所以函数在区间上是增函数，所以Wh
国道上的耗电量
所以Wh
所以当高速路上速度为80km/h，国道上速度为40km/h时，总耗电量最少，为33500Wh.
【变式6-1】（2024·全国·模拟预测）某养殖场随着技术的进步和规模的扩张，肉鸡产量在不断增加．我们收集到2020年前10个月该养殖场上市的肉鸡产量如下：
月份（m） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
产量（W） 1.0207 2.0000 2.5782 2.9974 3.3139 3.5789 3.8041 4.0000 4.1736 4.3294
产量W（万只）和月份m之间可能存在以下四种函数关系：①；②；③；④．（各式中均有，）．
（Ⅰ）请你从这四个函数模型中去掉一个与表格数据不吻合的函数模型，并说明理由；
（Ⅱ）请你从表格数据中选择2月份和8月份，再从第一问剩下的三种模型中任选两个函数模型进行建模，求出这两种函数表达式再分别求出两种模型下4月份的产量，并说明哪个函数模型更好．
【解题思路】（1）根据数据判断出函数为增函数，但模型④是减函数，所以判断出该函数模型不符合题意；（2）分别列方程组代入求解即可，然后分别计算，再与实际比较选择相差最小的.
【解答过程】（1）去掉④，函数模型④是减函数，根据所给数据可推断函数为增函数，所以模型④不符合题意；
（2）由题意，点坐标，①，得，所以，所以，
②，得
所以，所以，
③，得，所以，，
因为与实际作差比较发现，选①与实际差距最大，选③与实际差距最小，所以如果选①③或者②③时，③模型更好；如果选①②时，②模型更好.
【变式6-2】（23-24高一上·浙江湖州·期末）随着电动汽车研发技术的日益成熟，电动汽车的普及率越来越高．某型号电动汽车在封闭路段进行测试，限速（不含）．经多次测试得到，该汽车每小时耗电量（单位：）与速度（单位：）的数据如下表所示．
0 10 30 70
0 1325 3375 9275
为了描述国道上该汽车每小时耗电量与速度的关系，现有以下三种函数模型供选择：
，，．
(1)当时，请选出你认为最符合表格所列数据实际的函数模型，并求出相应的函数解析式；
(2)在本次测试报告中，该电动汽车的最长续航里程为．若测试过程为匀速运动，请计算本次测试时的车速为何值时，该电动汽车电池所需的容量（单位：）最小？并计算出该最小值．
【解题思路】（1）根据题意，得到，结合提供的数据，列出方程组，取得，即可求解；
（2）设车速为 ，得到，结合二次函数的性质，即可求解.
【解答过程】（1）解：对于，当时，它无意义，所以不符合题意；
对于，它显然是个减函数，所以不符合题意，
故选．
根据提供的数据，则有，解得，
当时，．
（2）解：设车速为 ，所用时间为，
所耗电量，
要使得续航里程最长，则耗电量达到最小，即．
所以当测试员控制的车速为，
该电动汽车的电池所需的最小容量为．
【变式6-3】（23-24高一上·上海·期末）浦东某购物中心开业便吸引了市民纷纷来打卡（观光或消费），某校数学建模社团根据调查发现：该购物中心开业一个月内（以天计），每天打卡人数与第天近似地满足函数（万人），为正常数，且第天的打卡人数为万人．
(1)经调查，打卡市民（含观光）的人均消费（元）与第天近似地满足下表：
（天） 10 14 18 22 26 30
（元） 131 135 139 143 139 135
现给出以下三种函数模型：①，②，③．请你根据上表中的数据，从中选择你认为最合适的一种函数来描述打卡市民（含观光）的人均消费（元）与第天的关系，并求出该函数的解析式；
(2)确定的值，并在问题（1）的基础上，求出该购物中心日营业收入（，为正整数）的最小值（单位：万元）．
（注：日营业收入日打卡人数人均消费）．
【解题思路】（1）根据表格可知的值先增大，后减小，从而可得到函数模型②满足要求；然后根据表格中的数据代入函数的关系式即可求出答案；
（2）直接根据即可求出的值，分且为正整数和且为正整数两种情况分段讨论去掉绝对值符号，从而可求函数的最小值.
【解答过程】（1）解：由表格，可知的值先增大，后减小，所以显然，函数模型②满足要求，
又由表格可知，
代入，得，解得，
所以.
（2）解：因为第天的打卡人数为万人，所有，解得.
易知，
当且为正整数时，，
因为为减函数，所以；
当且为正整数时，，
所以，当且仅当时等号成立.
综上知，该商场在第天时日营业收入最小，最小为万元.
一、单选题
1．（2024·青海海西·模拟预测）北京时间2020年11月24日4时30分，中国在文昌航天发射场用长征五号遥五运载火箭，成功将嫦娥五号月球探测器送入地月转移轨道，发射取得圆满成功．在不考虑空气阻力的情况下，火箭的最大速度和燃料的质量、火箭（除燃料外）的质量的函数关系是．按照这个规律，当m时，火箭的最大速度为；当m时，火箭的最大速度为．则（参考数据：）（ ）
A． B． C． D．
【解题思路】根据题意，利用给定的函数关系式，分别求得，结合对数的运算性质，求得的值，即可求解.
【解答过程】由火箭的最大速度和燃料的质量、火箭的质量的函数关系是，当时，有，所以；
当时，有，所以，
可得 ．
故选：A．
2．（2024·宁夏吴忠·模拟预测）从甲地到乙地的距离约为240km，经多次实验得到一辆汽车每小时耗油量（单位：L）与速度（单位：km/h）（）的下列数据：
0 40 60 80 120
0.000 6.667 8.125 10.000 20.000
为描述汽车每小时耗油量与速度的关系，则下列四个函数模型中，最符合实际情况的函数模型是（ ）
A． B．
C． D．
【解题思路】作出散点图，根据单调性和定义域即可得解.
【解答过程】作出散点图，由图可知函数模型满足：第一，定义域为；第二，在定义域单调递增且单位增长率变快；第三，函数图象过原点.
A选项：函数在定义域内单调递减，故A错误；
B选项：函数的单位增长率恒定不变，故B错误；
C选项：满足上述三点，故C正确；
D选项：函数在处无意义，D错误.
故选：C.
3．（2024·内蒙古赤峰·一模）在下列四个图形中，点P从点O出发，按逆时针方向沿周长为l的图形运动一周，O、P两点连线的距离y与点P走过的路程x的函数关系如图，那么点P所走的图形是（ ）
A． B．
C． D．
【解题思路】
由点在第二条边上运动时，的单调性可排除A，由图象的对称性可排除，由一开始与是线性的可排除C，对于D，当图形是正方形时，可以验证它满足题意.
【解答过程】对于A，点在第一条边上时，，
但点在第二条边上运动时，是随的增大先减小（减到最小时即为三角形的第二条边上的高的长度），然后再增大，
对比图象可知，A错误；
对于B，y与x的函数图形一定不是对称的，B错误；
对于C，一开始与的关系不是线性的，C错误；
对于D，因为函数图象对称，所以D选项应为正方形，不妨设边长为，
点在第一条边上时（即时），，
点在第二条边上运动时（即时），，依然单调递增，
点在第三条边上运动时（即时），，单调递减，
点在第四条边上运动时（即时），，单调递减，
且已知与的图象关于（其中）对称，D正确.
故选：D.
4．（2024·全国·模拟预测）近年来，“共享单车”的出现为市民“绿色出行”提供了极大方便某共享单车公司计划在甲、乙两座城市共投资万元，根据行业规定，每座城市至少要投资万元由前期市场调研可知：甲城市收益单位：万元与投入单位：万元满足，乙城市收益单位：万元与投入单位：万元满足，则投资这两座城市收益的最大值为 （ ）
A．万元 B．万元 C．万元 D．万元
【解题思路】根据题意列出收益的表达式，结合换元法、二次函数的性质进行求解即可.
【解答过程】由题意可知：，
设投资这两座城市收益为，
则有，
令，则有，
该二次函数的对称轴为，且开口向下，
所以，
故选：B.
5．（2024·北京通州·二模）某池塘里原有一块浮萍，浮萍蔓延后的面积S（单位：平方米）与时间t（单位：月）的关系式为（，且），图象如图所示．则下列结论正确的个数为（ ）
①浮萍每个月增长的面积都相等；
②浮萍蔓延4个月后，面积超过30平方米；
③浮萍面积每个月的增长率均为50%；
④若浮萍蔓延到3平方米、4平方米、12平方米所经过的时间分别是，，，则．
A．0 B．1 C．2 D．3
【解题思路】由已知可得出，计算出萍蔓延1月至2月份增长的面积和2月至3月份增长的面积，可判断①的正误；计算出浮萍蔓延4个月后的面积，可判断②的正误；计算出浮萍蔓延每个月增长率，可判断③的正误；利用指数运算可判断④的正误.
【解答过程】由已知可得，则.
对于①，浮萍蔓延1月至2月份增长的面积为（平方米），
浮萍蔓延2月至3月份增长的面积为（平方米），①错；
对于②，浮萍蔓延4个月后的面积为（平方米），②对；
对于③，浮萍蔓延第至个月的增长率为，所以，浮萍蔓延每个月增长率相同，都是，③错；
对于④，若浮萍蔓延到3平方米、4平方米、12平方米所经过的时间分别是，，，
则，，，所以，④错.
故选：B.
6．（2024·北京怀柔·模拟预测）“绿水青山就是金山银山”的理念已经提出18年，我国城乡深化河道生态环境治理，科学治污.现有某乡村一条污染河道的蓄水量为v立方米，每天的进出水量为k立方米，已知污染源以每天r个单位污染河水，某一时段t（单位：天）河水污染质量指数（每立方米河水所含的污染物）满足（为初始质量指数），经测算，河道蓄水量是每天进出水量的50倍.若从现在开始停止污染源，要使河水的污染水平下降到初始时的，需要的时间大约是（参考数据：，）（ ）
A．1个月 B．3个月 C．半年 D．1年
【解题思路】由题意可知，，利用指数与对数的运算性质进行化简求解，即可得到答案．
【解答过程】由题意可知，，故，
则，即，
所以，则要使河水的污染水平下降到初始时的，需要的时间大约是90天，即三个月．
故选：B．
7．（2023·北京·模拟预测）血药浓度（Plasma Concentration）是指药物吸收后在血浆内的总浓度.药物在人体内发挥治疗作用时，该药物的血药浓度应介于最低有效浓度和最低中毒浓度之间.已知成人单次服用1单位某药物后，体内血药浓度及相关信息如图所示：
根据图中提供的信息，下列关于成人使用该药物的说法中：
①首次服用该药物1单位约10分钟后，药物发挥治疗作用；
②每次服用该药物1单位，两次服药间隔小于2小时，一定会产生药物中毒；
③每向隔5.5小时服用该药物1单位，可使药物持续发挥治疗作用；
④首次服用该药物1单位3小时后，再次服用该药物1单位，不会发生药物中毒.
其中正确说法的个数是（ ）
A．1 B．2 C．3 D．4
【解题思路】根据图象，结合题意，逐个判断即可．
【解答过程】①根据图象可知，首次服用该药物1单位约10分钟后，血液浓度达到最低有效浓度，药物发挥治疗作用，故正确；
②根据图象可知，首次服用该药物1单位约1小时后血液浓度达到最大值，由图象可知两次服药间隔小于2小时，一定会产生药物中毒，故正确；
③根据图象可知，每间隔5.5小时服用该药物1单位，可使血药浓度大于最低有效浓度，药物持续发挥治疗作用，故正确；
④根据图象可知，首次服用该药物1单位3小时后，再次服用该药物1单位，会发生药物中毒，故错误．
故选：C．
8．（2023·江西南昌·二模）为了预防某种病毒，某学校需要通过喷洒药物对教室进行全面消毒．出于对学生身体健康的考虑，相关部门规定空气中这种药物的浓度不超过0.25毫克/立方米时，学生方可进入教室．已知从喷洒药物开始，教室内部的药物浓度y（毫克/立方米）与时间t（分钟）之间的函数关系为，函数的图像如图所示．如果早上7：30就有学生进入教室，那么开始喷洒药物的时间最迟是（ ）
A．7：00 B．6：40 C．6：30 D．6：00
【解题思路】函数的图像过点，代入函数的解析式求得未知系数a，解函数不等式即可.
【解答过程】根据函数的图像，可得函数的图像过点，
由函数图像连续，代入函数的解析式，可得，解得，
所以，
令，可得或，
解得或．
所以如果7：30学生进入教室，那么开始喷洒药物的时间最迟是7：00．
故选：A．
二、多选题
9．（2024·河南·模拟预测）1889年瑞典的阿伦尼乌斯提出了阿伦尼乌斯公式：（和均为大于0的常数），为反应速率常数（与反应速率成正比），为热力学温度（），在同一个化学反应过程中为大于0的定值.已知对于某一化学反应，若热力学温度分别为和时，反应速率常数分别为和（此过程中，与的值保持不变），则（ ）
A．若，则
B．若，则
C．若，，则
D．若，，则
【解题思路】利用不等式性质以及指数型函数单调性即可判断AB，由，利用对数运算可求得D正确.
【解答过程】由，，，根据不等式性质可得，
所以，又，所以，故，故A选项正确，B选项错误；
易知，
若，可得，所以，故C选项错误，D选项正确.
故选：AD.
10．（2023·全国·模拟预测）小菲在学校选修课中了解了艾宾浩斯遗忘曲线．为了解自己记忆一组单词的情况，她记录了随后一个月的有关数据，绘制图象，拟合了记忆保持量y与时间（单位：天）之间的函数关系．则下列说法中正确的是（ ）
A．随着时间的增加：小菲的单词记忆保持量降低
B．第一天小菲的单词记忆保持量下降最多
C．天后，小菲的单词记忆保持量不低于40%
D．天后，小菲的单词记忆保持量不足20%
【解题思路】根据艾宾浩斯遗忘曲线对选项进行分析，从而确定正确答案.
【解答过程】由函数解析式和图象可知随着的增加而减少，故A正确．
由图象的减少快慢可知：第一天小菲的单词记忆保持量下降最多，B正确．
当时，，
则，
即天后，小菲的单词记忆保持量低于40%，故C错误．
，故D错误．
故选：AB.
11．（2024·全国·模拟预测）某地下车库在排气扇发生故障的情况下测得空气中一氧化碳含量达到了危险状态，经抢修排气扇恢复正常，排气4分钟后测得车库内的一氧化碳浓度为，继续排气4分钟后又测得浓度为．由检验知该地下车库一氧化碳浓度（单位：）与排气时间（单位：分钟）之间满足函数关系（为常数，是自然对数的底数）．若空气中一氧化碳浓度不高于，人就可以安全进入车库了，则下列说法正确的是（ ）
A．
B．
C．排气12分钟后浓度为
D．排气32分钟后，人可以安全进入车库
【解题思路】由题意列式，求出，即可判断A，B；可得函数解析式，将代入，即可判断C；结合解析式列出不等关系，求出人可以安全进入车库的排气时间，判断D.
【解答过程】设，代入，得,
解得，A正确，B错误．
此时，所以，C正确．
当时，即，得，所以，
所以排气32分钟后，人可以安全进入车库，D正确．
故选:ACD．
三、填空题
12．（2024·广东广州·模拟预测）“阿托秒”是一种时间的国际单位，“阿托秒”等于秒，原子核内部作用过程的持续时间可用“阿托秒”表示.《庄子 天下》中提到，“一尺之棰，日取其半，万世不竭”，如果把“一尺之棰”的长度看成1米，按照此法，至少需要经过 31 天才能使剩下“棰”的长度小于光在2“阿托秒”内走过的距离.（参考数据：光速为米/秒，）
【解题思路】依题意可得尺子经过天后，剩余的长度米，结合对数运算可得结果.
【解答过程】依题意，光在2“阿托秒”内走的距离为米，
经过天后，剩余的长度米，由，得，
两边同时取对数，得，
而，则，所以至少需要经过31天才能使其长度小于光在2“阿托秒”内走的距离.
故答案为：31.
13．（2024·上海长宁·二模）甲、乙、丙三辆出租车2023年运营的相关数据如下表：
甲 乙 丙
接单量t（单） 7831 8225 8338
油费s（元） 107150 110264 110376
平均每单里程k（公里） 15 15 15
平均每公里油费a（元） 0.7 0.7 0.7
出租车空驶率；依据以上数据，小明建立了求解三辆车的空驶率的模型，并求得甲、乙、丙的空驶率分别为，则 .（精确到0.01）
【解题思路】根据题意得到出租车空驶率的模型，检验甲、乙两辆出租车的空驶率，满足题意，从而利用该模型求得丙的空驶率，从而得解.
【解答过程】依题意，因为出租车行驶的总里程为，出租车有载客时行驶的里程为，
所以出租车空驶率，
对于甲，，满足题意；
对于乙，，满足题意；
所以上述模型满足要求，
则丙的空驶率为，即.
故答案为：.
14．（2024·北京·模拟预测）农业技术员进行某种作物的种植密度试验，把一块试验田划分为8块面积相等的区域（除了种植密度，其它影响作物生长的因素都保持一致），种植密度和单株产量统计如下：

根据上表所提供信息，第 5 号区域的总产量最大．
【解题思路】分别求出种植密度函数和单株产量函数的解析式，再求总产量的函数解析式，由此确定其最大值及取最大值的条件即可.
【解答过程】设区域代号为，种植密度为，单株产量为，则，
由图象可得种植密度是区域代号的一次函数，
故设，，
由已知函数的图象经过点,，
所以，解得，
所以，
由图象可得单株产量是区域代号的一次函数，
故可设，，
观察图象可得当时，，当时，，
所以，解得，
所以，
所以总产量
当时，函数有最大值，即号区域总产量最大，最大值为.
故答案为：5.
四、解答题
15．（2024·贵州六盘水·模拟预测）中国茶文化博大精深，茶水的口感与茶叶类型和水的温度有关.水城春茶因富含有机茶硒和十余种人体必需的微量元素而享誉贵州省内外.经验表明，水城春茶用的水泡制，再等到茶水温度降至时，饮用口感最佳.为方便控制水温，某研究小组采用了物体在常温环境下温度变化的冷却模型：若物体的初始温度是，室温是，则经过时间t（单位：分钟）后物体的温度（单位：）满足，其中k为正常数.该研究小组在的室温下，通过多次测量取平均值的方法，测得200mL初始温度为的水的温度降至相应温度所需时间如下表所示：
从降至所需时间 3.4分钟
从降至所需时间 5.0分钟
(1)从上表中选取一组数据求出k的值（精确到0.01），并根据上述冷却模型写出冷却时间t关于冷却后水温的函数解析式；
(2)在（1）的条件下，现用200mL水在的室温下泡制水城春茶，从泡制到获得最佳饮用口感约需要多少分钟？（精确到0.1分钟）
（参考数据：，，，）
【解题思路】（1）根据所选择数据代入解析式，利用对数运算公式和参考数据可得；
（2）将代入（1）中解析式计算可得.
【解答过程】（1）由题可知，有，
若取第一组数据，则有，得，
此时解析式为；
若取第二组数据，则有，解得，
此时解析式为.
综上，所求解析式为
（2）由（1）知，，
令，则，解得.
所以，从泡制到获得最佳饮用口感约需要分钟.
16．（2023·上海杨浦·一模）企业经营一款节能环保产品，其成本由研发成本与生产成本两部分构成．生产成本固定为每台130元．根据市场调研，若该产品产量为x万台时，每万台产品的销售收入为I（x）万元．两者满足关系：
(1)甲企业独家经营，其研发成本为60万元．求甲企业能获得利润的最大值；
(2)乙企业见有利可图，也经营该产品，其研发成本为40万元．问：乙企业产量多少万台时获得的利润最大；（假定甲企业按照原先最大利润生产，并未因乙的加入而改变）
(3)由于乙企业参与，甲企业将不能得到预期的最大收益、因此会作相应调整，之后乙企业也会随之作出调整，最终双方达到动态平衡（在对方当前产量不变的情况下，已方达到利润最大）求动态平衡时，两企业各自的产量和利润分别是多少．
【解题思路】根据利润等于销售收入减去成本即可得到函数关系式，用二次函数求最值的方法即可得到.
【解答过程】（1）设利润为
当时
所以，产量为45万台时，甲企业获利最大为1965万元．
（2）设乙企业产量为x万台，此时甲依旧按照45万台产量生产对于乙企业，每万台产品的销售收入为
所以乙企业产量为22.5万台，获得利润最大．
（3）假设达到动态平衡时，甲企业产量a万台，乙企业产量b万台．
甲企业：
当时利润最大
乙企业
当时利润最大．
联立，解得时达到动态平衡．
此时利润分别为：甲企业840万元，乙企业860万元．
17．（2024·浙江金华·模拟预测）太阳能板供电是节约能源的体现，其中包含电池板和蓄电池两个重要组件，太阳能板通过电池板将太阳能转换为电能，再将电能储存于蓄电池中．已知在一定条件下，入射光功率密度（E为入射光能量且为入射光入射有效面积），电池板转换效率与入射光功率密度成反比，且比例系数为k．
(1)若平方米，求蓄电池电能储存量Q与E的关系式；
(2)现有铅酸蓄电池和锂离子蓄电池两种蓄电池可供选择，且铅酸蓄电池的放电量，锂离子蓄电池的放电量．设，给定不同的Q，请分析并讨论为了使得太阳能板供电效果更好，应该选择哪种蓄电池？
注：①蓄电池电能储存量；
②当S，k，Q一定时，蓄电池的放电量越大，太阳能板供电效果越好．
【解题思路】（1）利用题目所给公式及数据计算即可得；
（2）用S，k，Q表示出两种蓄电池的放电量后作差比大小即可得.
【解答过程】（1），
若平方米，则；
（2）由，即，
铅酸蓄电池的放电量为：，
锂离子蓄电池的放电量为：，
则
，
令，可得，
即时，，此时应选择铅酸蓄电池，
当时，，此时应选择锂离子蓄电池，
当时，，两种电池都可以.
18．（2023·上海嘉定·一模）李先生属于一年工作天的上班族，计划购置一辆新车用以通勤.大致推断每天早八点从家出发，晚上六点回家，往返总距离为公里.考虑从两款车型中选择其一， 款车是燃油车，款车是电动车，售价均为万元.现提供关于两种车型的相关信息：
款车的油耗为升/百公里，油价为每升至元.车险费用元/年.购置税为售价的.购车后，车价每年折旧率为.保养费用平均元/万公里；
款车的电耗为度/百公里，电费为每度至元.车险费用元/年.国务院年出台文件，宣布保持免除购置税政策.电池使用寿命为年，更换费用为万元.购车后，车价每年折旧率为.保养费用平均元/万公里.
(1)除了上述了解到的情况，还有哪些因素可能需要考虑 写出这些因素（至少个，不超过个）；
(2)为了简化问题，请对相关因素做出合情假设，由此为李先生作出买车的决策，并说明理由.
【解题思路】（1）李先生要考虑生活中得各类费用以及车身本身的因素，列出几条即可
（2）通过数据的分析，得出相关的结论对买款或买款车进行分析.
【解答过程】（1）李先生可能还需要考虑的因素有：
1、考虑非通勤时段的车辆使用情况；
2、油价和电价的变化；
3、工作单位能否提供免费充电；
4、电动车的国家减免政策的变化；
5、车辆的外观、内饰与品牌效应.
6、车牌费用
（2）假设仅考虑通勤时的车辆费用，油价和电价保持相对稳定，
电动车的免购置税政策保持不变.
计算时取价格区间的中位数即电价元/度、油价元/升.
车辆费用为车价、能源费用、税费、车险费用、保养费用，并扣除车辆残余价值.
使用年数 够车费 里程数 油耗 油费 车险费用 购置税 保养费 车辆残值 总费用
1 300000 10000 600 5100 4000 30000 2000 264000 77100
2 300000 20000 1200 10200 8000 30000 4000 232320 119880
3 300000 30000 1800 15300 12000 30000 6000 204442 158858
4 300000 40000 2400 20400 16000 30000 8000 179909 194491
5 300000 50000 3000 25500 20000 30000 10000 158320 227180
6 300000 60000 3600 30600 24000 30000 12000 139321 257279
7 300000 70000 4200 35700 28000 30000 14000 122603 285097
8 300000 80000 4800 40800 32000 30000 16000 107890 310910
9 300000 90000 5400 45900 36000 30000 18000 94944 334956
10 300000 100000 6000 51000 40000 30000 20000 83550 357450
使用 年数 够车 费 里程数 电耗 电费 车险 费用 购置税 保养费 车辆 残值 电池更换费 总费用
1 300000 10000 2000 1300 6000 0 1000 255000 0 53300
2 300000 20000 4000 2600 12000 0 2000 216750 0 99850
3 300000 30000 6000 3900 18000 0 3000 184238 0 140663
4 300000 40000 8000 5200 24000 0 4000 156602 0 176598
5 300000 50000 10000 6500 30000 0 5000 133112 0 208388
6 300000 60000 12000 7800 36000 0 6000 113145 100000 336655
7 300000 70000 14000 9100 42000 0 7000 96173 100000 361927
8 300000 80000 16000 10400 48000 0 8000 81747 100000 384653
9 300000 90000 18000 11700 54000 0 9000 69485 100000 405215
10 300000 100000 20000 13000 60000 0 10000 59062 100000 423938
写出至年任意一年中的一组对比数据，
例如：
款车使用年的总费用为：
款车使用年的总费用为：
所以，如果李先生打算开年就按二手车卖掉，可以选款车.
再写出至年任意一年中的一组对比数据，
结论：
使用年数不超过年，建议买款车；
使用年数超过年，建议买款车.
19．（2024·北京·二模）为响应国家“降碳减排”号召，新能源汽车得到蓬勃发展，而电池是新能源汽车最核心的部件之一.湖南某企业为抓住新能源汽车发展带来的历史性机遇，决定开发生产一款新能源电池设备.生产这款设备的年固定成本为200万元，每生产台需要另投入成本（万元），当年产量不足45台时，万元，当年产量不少于45台时，万元.若每台设备的售价与销售量的关系式为万元，经过市场分析，该企业生产新能源电池设备能全部售完.
(1)求年利润（万元）关于年产量（台）的函数关系式；
(2)年产量为多少台时，该企业在这一款新能源电池设备的生产中获利最大？最大利润是多少万元？
【解题思路】（1）根据题目给出的函数解析式，利用收益减去成本，可得答案；
（2）根据二次函数的性质以及基本不等式，可求得最值，可得答案.
【解答过程】（1）当，时，
；
当，时，
；
综上所述：
（2）当，时，，则当时，的最大值为650；
当，时，
（当且仅当，即时等号成立）；
∴当年产量为49台时，该企业在这款新能源电池设备的生产中获利润最大，最大为701万.
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