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1、專題限時集訓(二十三)
[第23講 數學建模與應用問題]
(時間:30分鐘)
1.某個體企業(yè)的一個車間有8名工人,以往每人年薪為1萬元,從今年起,計劃每人的年薪都比上一年增加20%,另外,每年新招3名工人,每名新工人的第一年的年薪為8千元,第二年起與老工人的年薪相同.若以今年為第一年,如果將第n年企業(yè)付給工人的工資總額y(萬元)表示成n的函數,則其表達式為( )
A.y=(3n+5)1.2n+2.4
B.y=8×1.2n+2.4n
C.y=(3n+8)1.2n+2.4
D.y=(3n+5)1.2n-1+2.
2、4
2.如圖23-1所示,單位圓中AB的長為x,f(x)表示弧AB與弦AB所圍成的弓形面積的2倍,則函數y=f(x)的圖象是( )
圖23-1
圖23-2
3.如圖23-3所示,有一圓錐形容器,其底面半徑等于圓錐的高,若以9π cm3/s的速度向該容器注水,當水深10 cm時,則水面上升的速度為________.
圖23-3
4.一個工廠生產某種產品每年需要固定投資100萬元,此外每生產1件該產品還需要增加投資1萬元,年產量為x(x∈Z)件.當x≤20時,年銷售總收入為(33x-x2)萬元;當x>20時,年銷售總收入為260萬元.記該工廠生產并銷售這種產品所得的年
3、利潤為y萬元,則y(萬元)與x(件)的函數關系式為________,該工廠的年產量為________件時,所得年利潤最大.(年利潤=年銷售總收入-年總投資)
5.如圖23-4,從山腳下P處經過山腰N到山頂M拉一條電纜,PN的長為a米,NM的長為2a米,在P處測得M,N的仰角分別為45°,30°,在N處測得M的仰角為30°.
(1)求此山的高度;
(2)試求平面PMN與水平面所成角的余弦值.
圖23-4
6.如圖23-5是曲柄連桿機的示意圖,當曲柄CB繞點C旋轉時,通過連桿AB的傳遞,活塞作直線往復運動,當曲柄在CB0位置時,曲柄和連桿成
4、一條直線,連桿的端點A在A0處,設連桿AB長為l mm,曲柄CB長為r mm,l>r.
(1)若l=300,r=80,當曲柄CB按順時針方向旋轉角為θ時,連桿的端點A此時離A0的距離為A0A=110 mm,求cosθ的值;
(2)當曲柄CB按順時針方向旋轉角θ為任意角時,試用l、r和θ表示活塞移動的距離(即連桿的端點A移動的距離A0A).
圖23-5
7.提高過江大橋的車輛通行能力可改善整個城市的交通狀況,在一般情況下,大橋上的車流速度v(單位:千米/小時
5、)是車流密度x(單位:輛/千米)的函數,當橋上的車流密度達到200輛/千米時,造成堵塞,此時車流速度為0;當車流密度不超過20輛/千米時,車流速度為60千米/小時,研究表明:當20≤x≤200時,車流速度v是車流密度x的一次函數.
(1)當0≤x≤200時,求函數v(x)的表達式;
(2)當車流密度x為多大時,車流量(單位時間內通過橋上某觀測點的車輛數,單位:輛/小時)f(x)=x·v(x)可以達到最大,并求出最大值.(精確到1輛/小時)
8.甲、乙兩人用農藥治蟲,由于計算錯誤,在A,B兩個噴霧器中分別配制成12%和6%的藥水各10千克
6、,實際要求兩個噴霧器中的農藥的濃度是一樣的,現在只有兩個容量為1千克的藥瓶,他們從A,B兩個噴霧器中分別取1千克的藥水,將A中取得的倒入B中,B中取得的倒入A中,這樣操作進行了n次后,A噴霧器中藥水的濃度為an%,B噴霧器中藥水的濃度為bn%.
(1)證明an+bn是一個常數;
(2)求an與an-1的關系式;
(3)求an的表達式.
專題限時集訓(二十三)
【基礎演練】
1.A [解析] 方法1:(直接法)第一年企業(yè)付給工人的工資總額為:
1×1.2×8+0.8×3=1×1.2×8+2.4;
第二年企業(yè)付給工人的工資總額為:1×1.2
7、2×(8+3)+2.4;
第三年企業(yè)付給工人的工資總額為:1×1.23×(8+3×2)+2.4;
以此類推,第n年企業(yè)付給工人的工資總額為:
y=1×1.2n×[8+3(n-1)]+2.4=(3n+5)1.2n+2.4.故選A.
方法2:(排除法)第一年企業(yè)付給工人的工資總額為:1×1.2×8+0.8×3=9.6+2.4=12(萬元),而對4個選擇項來說,當n=1時,C,D項相對應的函數值不為12,故可排除C,D項;A,B項相對應的函數值都為12,再考慮第2年付給工人的工資總額為:1×1.22×11+0.8×3=18.24(萬元),當n=2時,B項相對應的函數值均不為18.24,故又可
8、排除B項;故選A.
2.D [解析] 當弧AB的長小于半圓時,函數y=f(x)的值增加的越來越快,當弧AB的長大于半圓時,函數y=f(x)的值增加的越來越慢,所以函數y=f(x)的圖象是D.
3. cm/s [解析] 設t時刻水面高度為h,半徑為r,則r=h,此時水的體積V=πr2h=πh3,又V=9π·t,
所以π·h3=9π·t,兩邊同時對t求導得π·h2·=9π?=,當h=10時=,即水面上升的速度為 cm/s.
4.y= 16
[解析] 只要把成本減去即可,成本為x+100,故得函數關系式為
y=
當020時y<1
9、40,故年產量為16件時,年利潤最大.
【提升訓練】
5.解:如圖過M作MA垂直過P的水平面于A,
過N作NB垂直過P的水平面于B,則MA∥NB,
連接AB,PA,PM,PB,
過N作NH⊥MA于H,依題意得:
四棱錐P-ABNM的底面ABNM為直角梯形,
∠NPB=30°,∠MPA=45°,∠MNH=30°,
∴NB=NPsin30°=a,MH=MN=a,
山高MA=MH+HA=MH+NB=a+a=a(米),
(2)解法1:設平面PMN與水平面所成角為θ,則
AP=MA=a,MP=a,AB=a,PB=a,
在△MNP中,cos∠MNP==,
S△MNP=NP·N
10、M·=a2,
△APB為直角三角形,S△ABP=AP·PB=a2,
∴cosθ==.
解法2:以A為原點,AB,AM分別為y,z軸建立直角坐標系,
不妨設a=1,則M,N,P,
=,=,
設平面MNP的一個法向量n=(x,y,z),則
即
令x=1,解得n=,
又水平面PAB的一個法向量m==,
設平面PMN與水平面所成角為θ,則
|cosθ|===,
故平面PMN與水平面所成角的余弦值為.
解法3:設直線MN與AB交于點C,連PC,
過B作BD垂直于PC于點D,連ND,
則∠NDB為所求二面角的平面角.
由MA∥NB,MA=a,NB=a得
BC=a,
11、BD=a,
tan∠NDB=,∴cos∠NDB=,
故平面PMN與水平面所成角的余弦值為.
6.解:(1)由已知A0A=110 mm時,可得AC=300+80-110=270.
又AB=l=300 mm,BC=r=80 mm.
∴cosθ=
==-.
(2)設AC=x,若θ=0,則A0A=0;若θ=π,則A0A=2r,
若0<θ<π,在△ABC中,由余弦定理,得
AB2=AC2+BC2-2AC·BCcosC,
即x2-2(rcosθ)x-(l2-r2)=0.
解得x1=rcosθ+=rcosθ+.
x2=rcosθ-<0(不合題意,舍去).
∴A0A=A0C-AC=l
12、+r-rcosθ-.
若π<θ<2π,則根據對稱性,將上式中的θ改成2π-θ即可,有
A0A=l+r-rcosθ-.
∴當θ為任意角時,有A0A=(l+r-rcosθ-)(mm).
7.解:(1)由題意當0≤x≤20時,v(x)=60;
且v(200)=0,
當20≤x≤200時,設v(x)=ax+b,
則有解得
故函數v(x)的表達式為v(x)=
(2)依題意并由(1)可得f(x)=
當0≤x≤20時,f(x)為增函數,故當x=20時,其最大值為60×20=1 200;
當20≤x≤200時,f(x)=x(200-x)≤=,
當且僅當x=200-x,即x=100時,等
13、號成立.
所以當x=100時,f(x)在區(qū)間[20,200]上取得最大值.
綜上,當x=100時,f(x)在區(qū)間[0,200]上取得最大值≈3 333.
即當車流密度為100輛/千米時,車流量可以達到最大,最大值約為3 333輛/小時.
8.解:(1)開始時,A中含有10×12%=1.2千克的農藥,B中含有10×6%=0.6千克的農藥,n次操作后,A中含有10×an%=0.1an千克的農藥,B中含有10×bn%=0.1bn千克的農藥,它們的和應與開始時農藥的重量和相等,從而有0.1an+0.1bn=1.2+0.6,所以an+bn=18(常數).
(2)第n次操作后,A中10千克藥水中農藥的重量具有關系式:9×an-1+1×bn-1=10an,
由(1)知bn-1=18-an-1,代入化簡得an=an-1+①.
(3)令an+λ=(an-1+λ),利用待定系數法可求出λ=-9,
所以an-9=(an-1-9),可知數列{an-9}是以a1-9為首項,為公比的等比數列,
由①知,a1=a0+=×12+==11.4,
由等比數列的通項公式知:
an-9=(a1-9)=2.4==3,所以an=3+9.