《（江蘇專用）2018-2019學年高中數(shù)學 第三章 導數(shù)及其應用 3.4 導數(shù)在實際生活中的應用學案 蘇教版選修1-1》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《（江蘇專用）2018-2019學年高中數(shù)學 第三章 導數(shù)及其應用 3.4 導數(shù)在實際生活中的應用學案 蘇教版選修1-1（8頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 3.4　導數(shù)在實際生活中的應用 學習目標：1.掌握利用導數(shù)解決簡單的實際生活中的優(yōu)化問題的方法．(重點)　2.通過對實際問題的研究，促進學生分析問題、解決問題以及數(shù)學建模能力的提高．(難點) [自 主 預 習·探 新 知] 1．導數(shù)的實際應用 導數(shù)在實際生活中有著廣泛的應用，如用料最省、利潤最大、效率最高等問題一般可以歸結為函數(shù)的最值問題，從而可用導數(shù)來解決． 2．用導數(shù)解決實際生活問題的基本思路 [基礎自測] 1．判斷正誤： (1)應用導數(shù)可以解決所有實際問題中的最值問題．(　　) (2)應用導數(shù)解決實際應用問題，首先應建立函數(shù)模型，寫出函數(shù)關系式．(　　) (3

2、)應用導數(shù)解決實際問題需明確實際背景．(　　) 【解析】　(1)×.如果實際問題中所涉及的函數(shù)不可導、就不能應用導數(shù)求解． (2)√.求解實際問題一般要建立函數(shù)模型，然后利用函數(shù)的性質(zhì)解決實際問題． (3)√.要根據(jù)實際問題的意義確定自變量的取值． 【答案】　(1)×　(2)√　(3)√ 2．生產(chǎn)某種商品x單位的利潤L(x)＝500＋x－0.001x2，生產(chǎn)________單位這種商品時利潤最大，最大利潤是________． 【解析】　L′(x)＝1－0.002x，令L′(x)＝0，得x＝500， ∴當x＝500時，最大利潤為750. 【答案】　500　750 [合 作 探

3、究·攻 重 難] 面積容積的最值問題 　有一塊半橢圓形鋼板，其長半軸長為2r，短半軸長為r，計劃將此鋼板切割成等腰梯形的形狀，下底AB是半橢圓的短軸，上底CD的端點在橢圓上．設CD＝2x，梯形的面積為S. (1)求面積S關于x的函數(shù)，并寫出其定義域； (2)求面積S的最大值. 【導學號：95902246】 [思路探究]　(1)建立適當?shù)淖鴺讼?，按照橢圓方程和對稱性求面積S關于x的函數(shù)式；(2)根據(jù)S的函數(shù)的等價函數(shù)求最大值． 【自主解答】　(1)依題意，以AB的中點O為原點建立直角坐標系如圖所示，則點C的坐標為(x，y)．∵點C在橢圓上，∴點C滿足方程＋＝1(y≥0)，

4、 則y＝2(0< x

5、選擇建立適當?shù)淖鴺讼?，利用點的坐標建立函數(shù)關系或曲線方程，以利于解決問題． [跟蹤訓練] 1.在一個半徑為1的半球材料中截取兩個高度均為h的圓柱，其軸截面如圖3-4-1所示．設兩個圓柱體積之和為V＝f(h)． 圖3-4-1 (1)求f(h)的表達式，并寫出h的取值范圍． (2)求兩個圓柱體積之和V的最大值． 【解】　(1)自下而上兩個圓柱的底面半徑分別為： r1＝， r2＝. 它們的高均為h，所以體積之和 V＝f(h)＝πrh＋πrh＝πh＝π. 因為0＜2h＜1，所以h的取值范圍是. (2)由f(h)＝π(2h－5h3)，得f′(h)＝π(2－15h2)，

6、令f′(h)＝0，因為h∈，得h＝. 所以當h∈時，f′(h)＞0；當h∈時，f′(h)＜0. 所以f(h)在上為增函數(shù)，在上為減函數(shù)， 所以當h＝時，f(h)取得極大值也是最大值， f(h)的最大值為f＝. 答：兩個圓柱體積之和V的最大值為. 用料最省、節(jié)能減耗問題 　如圖3-4-2所示，有甲、乙兩個工廠，甲廠位于一直線海岸的岸邊A處，乙廠與甲廠在海岸的同側(cè)，乙廠位于離海岸40 km的B處，乙廠到海岸的垂足D與A相距50 km.兩廠要在此岸邊合建一個供水站C，從供水站到甲廠和乙廠鋪設的水管費用分別為每千米3a元和5a元，則供水站C建在何處才能使水管費用最??？ 【導學號：

7、95902247】 圖3-4-2 [思路探究]　先列出自變量，通過三角知識列出水管費用的函數(shù)，然后求導，根據(jù)單調(diào)性求出最小值． 【自主解答】　設C點距D點x km，則BD＝40 km，AC＝(50－x)km， ∴BC＝＝(km)．又設總的水管費用為y元，依題意， 得y＝3a(50－x) ＋5a(0≤x≤50)，則y′＝－3a＋，令y′＝0，解得x＝30.當x∈[0,30)時，y′＜0，當x∈(30,50]時，y′＞0, ∴當x＝30時函數(shù)取得最小值，此時AC＝50－x＝20(km)，即供水站建在A，D之間距甲廠20 km處，可使水管費用最?。? [規(guī)律方法]　 1．像

8、本例節(jié)能減耗問題，背景新穎，信息較多，應準確把握信息，正確理清關系，才能恰當建立函數(shù)模型． 2．實際生活中用料最省、費用最低、損耗最小、最節(jié)省時間等都需要利用導數(shù)求解相應函數(shù)的最小值，此時根據(jù)f′(x)＝0求出極值點(注意根據(jù)實際意義舍棄不合適的極值點)后，函數(shù)滿足左減右增，此時惟一的極小值就是所求函數(shù)的最小值． [跟蹤訓練] 2．某工廠需要建一個面積為512 m2的矩形堆料場，一邊可以利用原有的墻壁，則要使砌墻所用的材料最省，則堆料場的長為________，寬為________． 【解析】　如圖所示，設場地一邊長為x m，則另一邊長為 m， 因此新墻總長度L＝2x＋(x＞0)，

9、L′＝2－.令L′＝2－＝0，得x＝16或x＝－16. ∵x＞0，∵x＝16.∵L在(0，＋∞)上只有一個極值點， ∴它必是最小值點． ∵x＝16，∴＝32.故當堆料場的寬為16 m，長為32 m時，可使砌墻所用的材料最?。? 【答案】　16 m　32 m 利潤最大問題 [探究問題] 1．在有關利潤最大問題中，經(jīng)常涉及“成本、單價、銷售量”等詞語，你能解釋它們的含義嗎？ 【提示】　成本是指企業(yè)進行生產(chǎn)經(jīng)營所耗費的貨幣計量，一般包括固定成本(如建設廠房、購買機器等一次性投入)和可變成本(如生產(chǎn)過程中購買原料、燃料和工人工資等費用)，單價是指單位商品的價格，銷售量是指所銷售商品的

10、數(shù)量． 2．什么是銷售額(銷售收入)？什么是利潤？ 【提示】　銷售額＝單價×銷售量，利潤＝銷售額－成本． 3．根據(jù)我們以前所掌握的解決實際應用問題的思路，你認為解決利潤最大問題的基本思路是什么？ 【提示】　在解決利潤最大問題時，其基本思路如圖所示． 　某科研小組研究發(fā)現(xiàn)：一棵水蜜桃樹的產(chǎn)量w(單位：百千克)與肥料費用x(單位：百元)滿足如下關系：w＝4－，且投入的肥料費用不超過5百元．此外，還需要投入其他成本(如施肥的人工費等)2x百元．已知這種水蜜桃的市場售價為16元/千克(即16百元/百千克)，且市場需求始終供不應求．記該棵水蜜桃樹獲得的利潤為L(x)(單位：百元)． (1

11、)求利潤函數(shù)L(x)的函數(shù)關系式，并寫出定義域； (2)當投入的肥料費用為多少時，該水蜜桃樹獲得的利潤最大？最大利潤是多少？ [思路探究]　(1)利潤＝收入－總成本．其中，收入＝產(chǎn)量×售價，總成本＝肥料費用＋其他成本； (2)利用求導、列表、定最值． 【自主解答】　(1)當肥料費用為x百元時，收入為16百元，總成本為(x＋2x)百元． 所以L(x)＝16－(x＋2x)＝64－－3x(百元)，其中x∈[0,5]． (2)L′(x)＝－3，x∈[0,5]． 令L′(x)＝0，得x＝3. 列表如下： x 0 (0,3) 3 (3,5) 5 L′(x) ＋ 0

12、－ L(x) ↗ 極大值 ↘ 由上表可知，L(x)max＝L(3)＝43. 答：當投入的肥料費用為300元時，該水蜜桃樹獲得的利潤最大，最大利潤是4 300元． [規(guī)律方法]　解決最優(yōu)化問題的一般步驟： (1)根據(jù)各個量之間的關系列出數(shù)學模型； (2)對函數(shù)求導，并求出導函數(shù)的零點，確定函數(shù)極值； (3)比較區(qū)間端點處函數(shù)值和極值之間的大小，得到最優(yōu)解. [跟蹤訓練] 3．某食品廠進行蘑菇的深加工，每公斤蘑菇的成本為20元，并且每公斤蘑菇的加工費為t元(t為常數(shù)，且2≤t≤5)，設該食品廠每公斤蘑菇的出廠價為x元(25≤x≤40)，根據(jù)市場調(diào)查，日銷售量q與

13、ex成反比，當每公斤蘑菇的出廠價為30元時，日銷售量為100公斤． (1)求該工廠的每日利潤y元與每公斤蘑菇的出廠價x元的函數(shù)關系式； (2)若t＝5，當每公斤蘑菇的出廠價為多少元時，該工廠的每日利潤最大？并求最大值. 【導學號：95902248】 【解】　(1)設日銷量q＝，則＝100，∴k＝100e30， ∴日銷量q＝， ∴y＝(25≤x≤40)． (2)當t＝5時，y＝， ∴y′＝. 由y′＞0，得25≤x＜26，由y′＜0，得26＜x≤40， ∴y在[25,26)上單調(diào)遞增，在(26,40]上單調(diào)遞減， ∴當x＝26時，ymax＝100e4. 故當每公斤蘑菇的

14、出廠價為26元時，該工廠的每日利潤最大，最大值為100e4元． [構建·體系] [當 堂 達 標·固 雙 基] 1．一個圓錐形漏斗的母線長為20，高為h，則體積V的表達式為________． 【解析】　設圓錐的高為h，則圓錐的底面半徑為r＝，則V＝π(400－h(huán)2)h. 【答案】　π(400－h(huán)2)h 2．某產(chǎn)品的銷售收入y1(萬元)是產(chǎn)品x(千臺)的函數(shù)，y1＝17x2；生產(chǎn)總成本y2(萬元)也是x的函數(shù)，y2＝2x3－x2(x＞0)，為使利潤最大，應生產(chǎn)________千臺. 【導學號：95902249】 【解析】　構造利潤函數(shù)y＝y(tǒng)1－y2＝18x2－2x3(x＞

15、0)，y′＝36x－6x2， 由y′＝0是x＝6(x＝0舍去)，x＝6是函數(shù)y在(0，＋∞)上唯一的極大值點，也是最大值點．即生產(chǎn)6千臺時，利潤最大． 【答案】　6 3．某箱子的容積與底面邊長x的關系為V(x)＝x2(0＜x＜60)，則當箱子的容積最大時，箱子底面邊長為________． 【解析】　V′(x)＝2x·＋x2·＝－x2＋60x＝－x(x－40)． 令V′(x)＝0，得x＝40或x＝0(舍)．不難確定x＝40時，V(x)有最大值． 即當?shù)酌孢呴L為40時，箱子容積最大． 【答案】　40 4．做一個無蓋的圓柱形水桶，若要使其容積是27π，且用料最省，則圓柱的底面半徑

16、為________． 【解析】　設圓柱的底面半徑為R，母線長為L，則V＝πR2L＝27π，∴L＝. 要使用料最省，只需使圓柱形表面積最小，∴S表＝πR2＋2πRL＝πR2＋2π·， ∴S′表＝2πR－.令S′＝0，解得R＝3. ∵R∈(0,3)時，S表單調(diào)遞減，R∈(3，＋∞)時，S表單調(diào)遞增，∴當R＝3時，S表最小． 【答案】　3 5．某廠生產(chǎn)某種產(chǎn)品x件的總成本c(x)＝1200＋x3(萬元)，已知產(chǎn)品單價的平方與產(chǎn)品件數(shù)x成反比，生產(chǎn)100件這樣的產(chǎn)品單價為50萬元，則產(chǎn)量定為多少件時，總利潤最大？并求出最大總利潤． 【解】　由題意，可設p2＝，其中k為比例系數(shù)．因為當x＝100時，p＝50，所以k＝250 000， 所以p2＝，p＝，x＞0.設總利潤為y萬元， 則y＝·x－1200－x3＝500－x3－1 200. 求導數(shù)得，y′＝－x2.令y′＝0得x＝25.故當x＜25時，y′＞0；當x＞25時，y′＜0. 因此當x＝25時，函數(shù)y取得極大值，也是最大值，即最大利潤為萬元． 【答案】　25 8