构建数学模型解决实际问题“能够运用所学知识解决简单的实际问题”是九年义务教育数学教学大纲规定的初中数学教学目的之一。
能够解决实际问题是学习数学知识、形成技能和发展能力的结果,也是对获得知识、技能和能力的检验。
构建数学模型解决实际问题基本程序如下:解题步骤如下:1、阅读、审题:要做到简缩问题,删掉次要语句,深入理解关键字句;为便于数据处理,最好运用表格(或图形)处理数据,便于寻找数量关系。
2、建模:将问题简单化、符号化,尽量借鉴标准形式,建立数学关系式。
3、合理求解纯数学问题4、解释并回答实际问题一、方程模型例:小刚为书房买灯,现有两种灯可供选购,其中一种是9瓦(即0.009千瓦)的节能灯,售价49元/盏;另一种是40瓦(即0.04千瓦)的白炽灯,售价为18元/盏。
假设两种灯的照明亮度一样,使用寿命都可以达到2800小时,已知小刚家所在地的电价是每千瓦0.5元。
⑴设照明时间是x小时,请用含x的代数式分别表示用一盏节能灯的费用和用一盏白炽灯的费用(注:费用=灯的售价+电费)⑵小刚想在这两种灯中选购一盏:①当照明时间是多少时,使用两种灯的费用一样多;②试用特殊值推断:照明时间在什么范围内,选用白炽灯费用低;照明时间在什么范围内,选用节能灯费用低;⑶小刚想在这两种灯中选购两盏假定照明时间是3000小时,使用寿命都是2800小时,请你帮他设计费用最低的选灯方案,并说明理由。
解:(1)用一盏节能灯的费用是(49+0.0045x)元, 用一盏白炽灯的费用是(18+0.02x)元.(2)①由题意,得49+0.0045x=18+0.02x ,解得x=2000, 所以当照明时间是2000小时时,两种灯的费用一样多. ②取特殊值x=1500小时,则用一盏节能灯的费用是49+0.0045×1500=55.75(元), 用一盏白炽灯的费用是18+0.02×1500=48(元), 所以当照明时间小于2000小时时,选用白炽灯费用低; 取特殊值x=2500小时,则用一盏节能灯的费用是49+0.0045×2500=60.25(元), 用一盏白炽灯的费用是18+0.02×2500=68(元), 所以当照明时间超过2000小时时,选用节能灯费用低. (3)分下列三种情况讨论:①如果选用两盏节能灯,则费用是98+0.0045×3000=111.5元; ②如果选用两盏白炽灯,则费用是36+0.02×3000=96元;③如果选用一盏节能灯和一盏白炽灯,由(2)可知,当照明时间大于2000小时时,用节能灯比白炽灯费用低,所以节能灯用足2800小时时,费用最低. 费用是67+0.0045×2800+0.02×200=83.6元综上所述,应各选用一盏灯,且节能灯使用2800小时,白炽灯使用200小时时,费用最低.变式1:某出租汽车公司有出租车100辆,平均每天每车消耗的汽油费为80元,为了减少环境污染,市场推出一种叫“CNG ”的改烧汽油为天然汽的装置,每辆车改装价格为4000元。
公司第一次改装了部分车辆后核算:已改装后的车辆每天的燃料费占剩下末改装车辆每天燃料费用的203,公司第二次再改装同样多的车辆后,所有改装后的车辆每天的燃料费占剩下末改装车辆每天燃料费用的52。
问:(1)公司共改装了多少辆出租车?改装后的每辆出租车平均每天的燃料费比改装前的燃料费下降了百分之多少?(2)若公司一次性将全部出租车改装,多少天后就可以从节省的燃料费中收回成本?解:(1)设公司第一次改装了y 辆车,改装后的每辆出租车每天的燃料费比改装前的燃料费下降的百分数为x依题意得方程组:()()()()⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⨯-⨯=⨯-⋅⨯-⨯=⨯-⋅80210052801280100203801y x y y x y化简得:)2100(51)100(203y y -⨯=-⋅ 解得:⎪⎩⎪⎨⎧===20%4052y x 答:公司共改装了40辆车,改装后的每辆出租车每天的燃料费比改装前的燃料费下降了40%。
(2)设一次性改装后,m 天可以收回成本,则: 100×80×40%×m =4000×100 解得:m =125(天)答:125天后就可以从节省的燃料费中收回成本。
变式2: “利海”通讯器材商场,计划用60000元从厂家购进若干部新型手机,以满足市场需求,已知该厂家生产三种不同型号的手机,出厂价分别为甲种型号手机每部1800元,乙种型号手机每部600元,丙种型号手机每部1200元.(1)若商场同时购进其中两种不同型号的手机共40部,并将60000元恰好用完.请你帮助商场计算一下如何购买.(2)若商场同时购进三种不同型号的手机共40部,并将60000元恰好用完,并且要求乙种型号手机的购买数量不少于6部且不多于8部,请你求出商场每种型号手机的购买数量.解:(1)设甲种型号手机要购买x 部,乙种型号手机购买y 部,丙种型号手机购买z 部,根据题意,得:…答:有两种购买方法:甲种手机购买30部,乙种手机购买10部;或甲种手机购买20部,乙种手机购买20部.(2)根据题意,得:解得: …………答:若甲种型号手机购买26部手,则乙种型号手机购买6部,丙种型号手机购买8部;小朋友,本来你用10元钱买一盒饼干 是有多的,但要再买一袋牛奶就不够 了!今天是儿童节,我给你买的饼干 打9折,两样东西请拿好!还有找你 的8角钱.阿姨,我买一盒 饼干和一袋牛奶 (递上10元钱).若甲种型号手机购买27部手,则乙种型号手机购买7部,丙种型号手机购买6部; 若甲种型号手机购买28部手,则乙种型号手机购买8部,丙种型号手机购买4部;二、不等式模型例:年织里某童装加工企业今年五月份工人每天平均加工童装150套,最不熟练的工人加工的童装套数为平均套数的60%。
为了提高工人的劳动积极性,按时完成外贸订货任务,企业计划从六月份起进行工资改革。
改革后每位工人的工资分二部分:一部分为每人每月基本工资200元;另一部分为每加工1套童装奖励若干元。
(1)为了保证所有工人的每月工资收入不低于市有关部门规范的最低工资标准450元,按五月份工人加工的童装套数计算,工人每加工1套童装企业至少应奖励多少元(精确到分)?(2)根据经营情况,企业决定每加工1套童装奖励5元。
工人小张争取六月份工资不少于1200元,问小张在六月份应至少加工多少套童装? 解:(1)设企业每套奖励x 元 由题意得:200+60%·150x ≥450 解得:x ≥2.78因此该企业至少应奖励2.78元(2)设小张在六月份加工y 套 由题意得:200+5y ≥1200 解得:y ≥200答:小张在六月份应至少加工200套。
变式1:仔细观察下图,认真阅读对话:根据对话的内容,试求出饼干和牛奶的标价各是多少元? 解:设饼干的标价为每盒x 元,牛奶的标价为每袋y 元,则 x+y>10,..................(1) 0.9x+y=10-0.8, (2)x<10. (3)由(2)得y=9.2-0.9x (4)把(4)代入(1)得:9.2-0.9x+x>10,解得x>8.由(3)综合得∴8<x<10.又∵x是整数,∴x=9.把x=9代入(4)得:y=9.2-0.9×9=1.1(元)答:一盒饼干标价9元,一袋牛奶标价1.1元三、函数模型1、一次函数模型利用一次函数的性质来求最值问题一次函数y kx b k()0的自变量x的取值范围是全体实数,图象是一条直线,因而没=+≠有最大(小)值;但当m x n≤≤时,则一次函数的图象是一条线段,根据一次函数的增减性,就有最大(小)值。
对于一般的一次函数,由于自变量的取值范围可以是全体实数,因此不存在最大最小值(简称“最值”),但在实际问题中,因题目中的自变量受到实际问题的限制,所以就有可能出现最大或最小值。
求解这类问题除正确确定函数表达式外,利用自变量取值范围可以确定最大值或最小值。
例:光华农机租赁公司共有50台联合收割机,其中甲型20台,乙型30台。
先将这50台联合收割机派往A、B两地区收割小麦,其中30台派往A地区,20台派往B地区。
两地区与该农机租赁公司商定的每天的租赁价格见下表:(1)设派往A地区x台乙型联合收割机,租赁公司这50台联合收割机一天获得的租金为y(元),求y与x间的函数关系式,并写出x的取值范围;(2)若使农机租赁公司这50台联合收割机一天获得的租金总额不低于79600元,说明有多少种分配方案,并将各种方案设计出来;(3)如果要使这50台联合收割机每天获得的租金最高,请你为光华农机租赁公司提一条合理化建议。
解:(1)若派往A地区的乙型收割机为x台,则派往A地区的甲型收割机为(30-x)台;派往B地区的乙型收割机为(30-x)台,派往B地区的甲型收割机为(x-10)台。
∴y=1600x+1800(30-x)+1200(30-x)+1600(x-10)=200x+74000x的取值范围是:10≤x≤30(x是正整数)(2)由题意得 200x+74000≥79600解不等式得 x≥28 由于10≤x≤30(x是正整数)∴x取28,29,30这三个值。
∴有3种不同的分配方案。
①当x=28时,即派往A地区的甲型收割机为2台,乙型收割机为28台;派往B地区的甲型收割机为18台,乙型收割机为2台。
②当x=29时,即派往A地区的甲型收割机为1台,乙型收割机为29台;派往B地区的甲型收割机为19台,乙型收割机为1台。
③当x=30时,即30台乙型收割机全部派往A地区;20台甲型收割机全部派往B地区。
(3)由于一次函数y=200x+74000的值y是随着x的增大而增大的,所以当x=30时,y取得最大值。
如果要使农机租赁公司这50台联合收割机每天获得租金最高,只需x=30,此时,y=6000+74000=80000。
建议农机租赁公司将30台乙型收割机全部派往A地区;20台甲型收割机全部派往B地区,可使公司获得的租金最高。
变式1:某纺织厂生产的产品,原来每件出厂价为80元,成本为60元.由于在生产过程中平均每生产一件产品有0.5米3的污水排出,现在为了保护环境,需对污水净化处理后再排出.已知每处理1米3污水的费用为2元,且每月排污设备损耗为8000元.设现在该厂每月生产产品x件,每月纯利润y元:①求出y与x的函数关系式.(纯利润=总收入-总支出)②当y=106000时,求该厂在这个月中生产产品的件数.解:①依题意得:y=80x-60x-0.5x·2-8000y=19x-8000∴所求的函数关系式为y=19x-8000(x>0且x是整数)②当y=106000时,代入得:106000=19x-800019x=114000x=6000∴这个月该厂生产产品6000件.变式2:某商店销售10台A型和20台B型电脑的利润为4000元,销售20台A型和10台B型电脑的利润为3500元.(1)求每台A型电脑和B型电脑的销售利润;(2)该商店计划一次购进两种型号的电脑共100台,其中B型电脑的进货量不超过A型电脑的2倍,设购进A 型电脑x台,这100台电脑的销售总利润为y元.①求y关于x的函数关系式;②该商店购进A型、B型电脑各多少台,才能使销售总利润最大?(3)实际进货时,厂家对A型电脑出厂价下调m(0<m<100)元,且限定商店最多购进A型电脑70台,若商店保持同种电脑的售价不变,请你根据以上信息及(2)中条件,设计出使这100台电脑销售总利润最大的进货方案.m﹣50>0,y随x的增大而增大,分别进行求解.解答:解:(1)设每台A型电脑销售利润为x元,每台B型电脑的销售利润为y元;根据题意得解得答:每台A型电脑销售利润为100元,每台B型电脑的销售利润为150元.(2)①据题意得,y=100x+150(100﹣x),即y=﹣50x+15000,②据题意得,100﹣x≤2x,解得x≥33,∵y=﹣50x+15000,∴y随x的增大而减小,∵x为正整数,∴当x=34时,y取最大值,则100﹣x=66,即商店购进34台A型电脑和66台B型电脑的销售利润最大.(3)据题意得,y=(100+m)x+150(100﹣x),即y=(m﹣50)x+15000,33≤x≤70①当0<m<50时,y随x的增大而减小,∴当x=34时,y取最大值,即商店购进34台A型电脑和66台B型电脑的销售利润最大.②m=50时,m﹣50=0,y=15000,即商店购进A型电脑数量满足33≤x≤70的整数时,均获得最大利润;③当50<m<100时,m﹣50>0,y随x的增大而增大,∴当x=70时,y取得最大值.即商店购进70台A型电脑和30台B型电脑的销售利润最大.点评:本题主要考查了一次函数的应用,二元一次方程组及一元一次不等式的应用,解题的关键是根据一2、反比例函数模型例:一名工人一天能生产某种玩具3至5个,若每天须生产这种玩具400个,那么须招聘工人多少名? 分析:这是一道反比例函数模型的应用题,这里400是常量。