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函数中的数学思想

 weiyj114 2016-06-16

 

数学思想方法是数学知识和技能的本质体现,熟练掌握并灵活运用数学思想方法,可以有效提高分析问题和解决问题的能力,增强数学应用意识.

1.函数模型思想

所谓函数模型思想,就是运用运动变化的观点来研究实际问题中两个变量之间的关系,并通过建立函数模型,利用函数的有关性质解决问题的方法.

例1 某报亭从报社买进某种日报的价格是每份0.30元,卖出的价格是每份0.50元,卖不出的报纸可以按每份0.10元的价格退还给报社.经验表明,在一个月(30天)里,有20天每天只能卖出150份报纸,其余10天每天可以卖出200份.设每天从报社买进报纸的份数必须相同,那么这个报亭每天买进多少份报纸才能使每月所获利润最大?最大利润是多少?

分析:本题中的数据信息较多.通过阅读理解题意,弄清各个量之间的关系并明确自变量的取值范围,是解决这一问题的关键.

解:设该报亭每天从报社买进x份报纸,所获月利润为y元.由题意得

y=(0.50-0.30)x·10+(0.50-0.30)·150·20-(0.30-0.10)(x-150)·20(150≤x≤200).

即y=-2x+1200(150≤x≤200).

因为该函数当150≤x≤200时,y随x的增大而减小,

所以当x=150时,y有最大值,

其最大值为:-2×150+1200=900(元).

即报亭每天从报社买进150份报纸时,每月所获利润最大,最大利润是900元.

2.数形结合思想

所谓数形结合,就是根据数学问题中条件与结论之间的内在联系,既分析其数量关系,又揭示其几何意义,使数量关系与几何图形巧妙地结合起来,通过“形”来直观地表达“数”,利用“数”来精确地研究“形”,从而使问题得到解决的方法.

例2 某电信公司开设了甲、乙两种市内移动通信业务.甲种使用者每月需缴15元月租费,然后每通话1分钟,再付话费0.3元;乙种使用者不缴月租费,每通话1分钟,付话费0.6元.若一个月内通话时间为x分钟,甲、乙两种的费用分别为y1元和y2元.

(1)试分别写出y1、y2与x之间的函数关系式;

(2)在同一坐标系中画出y1、y2的图象;

(3)根据一个月通话时间,你认为选用哪种通信业务更优惠?

分析:这是一道实际生活中的应用题,解题时,必须对两种不同的收费方式仔细分析、比较、计算,方可得出正确结论.

解:(1)由题意可求出y1=15+0.3x(x≥0),y2=0.6x (x≥0).

(2)在同一直角坐标系中画出函数y1、y2的图象(如图所示),它们的交点是(50,30).

(3)由图象可知:

当一个月通话时间为50分钟时,两种业务一样优惠;

当一个月通话时间少于50分钟时,乙种业务更优惠;

当一个月通话时间大于50分钟时,甲种业务更优惠.

3.转化思想

即通过某种转化过程,把要解决的问题,归结为已经解决或易于解决的问题,从而使原来的问题得到解决.数学中的转化思想无处不在,如,将陌生问题熟悉化、将实际问题数学化、将复杂问题简单化、将抽象问题具体化以及解题时从条件到结论的过程等,都体现了转化思想的应用.

例3 某送奶公司计划在三栋楼之间建一个取奶站,三栋楼在同一条直线上,顺次为A楼、B楼、C楼,其中A楼与B楼之间的距离为40米,B楼与C楼之间的距离为60米.已知A楼每天有20人取奶,B楼每天有70人取奶,C楼每天有60人取奶,要使每天所有取奶的人到奶站的距离总和最小,取奶站应建在什么位置?

分析:解决这一实际问题的关键,是将其转化为一次函数问题,从而将距离之和最短的几何问题转化为求一次函数的最小值问题.

解:设取奶站应建在距A楼x米处,所有取奶的人到奶站的距离总和为y米.

①当取奶站建在A、B楼之间,即0≤x≤40时,

y=20x+70(40-x)+60(100-x)=-110x+8800,因为y随x的增大而减小,所以当x=40时,y的最小值为4400;

②当取奶站建在B、C楼之间,即40<x≤100时,y=20x+70(x-40)+60(100-x) =30x+3200,

因为y随x的增大而增大,所以,此时y的值大于4400.

因此,要使每天所有取奶的人到奶站的距离总和最小,取奶站应建在B楼处.

4.待定系数法

要确定一个代数表达式,可以先用字母表示出式子中未知的系数,再根据条件求出未知的系数,从而确定代数表达式,这种方法叫做待定系数法.

例4 已知弹簧的长度y(cm)在一定的弹性限度内是所挂重物的质量x(kg)的一次函数,现已测得不挂重物时,弹簧的长度为6cm,挂4kg的重物时,弹簧的长度是7.2cm,求这个一次函数的表达式.

分析:题中并没给出一次函数的表达式,因此应设一次函数的表达式为y=kx+b,再由已知条件可知,当x=0时,y=6;当x=4时,y=7.2.求出k,b即可.

6=0+b,

2=4k+b,

解:设这个一次函数的表达式为y=kx+b.由题意可知,当x=0时,y=6;当x=4时,y=7.2.把它们代入y=kx+b中得6=0+b,7.2=4k+b 所以k=0.3,b=6 . 所以这个一次函数的表达式为y=0.3x+6.

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