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纵观近几年江苏高考数学试卷,明显加大了对应用题的考查力度,从2008年新高考以来,每年除了在填空有考查外,必有一道解答题,其中2008年、2010年、2011年、2012年、2015年都是放在试卷的第17题,2013年、2014年放在试卷的第18题,2009年放在试卷的第19题,考查的知识点都是B级考点的综合应用,试题的难度属于中档题.
江苏高考数学试题中,对数学应用于解决实际问题的考查已经趋于成熟,它主要考查函数、方程、三角、解三角形、导数、数列、基本不等式、解析几何等基础知识,考查数学建模能力、抽象概括能力、空间想象能力、数学阅读能力和解决实际问题的能力.2008年考查了函数的应用,解三角形;2009年考查了函数的应用和不等式;2010、2013年考查了解三角形的知识、三角函数及不等式的应用;2012年考查了函数与方程;2014年考查了直线方程、直线与圆的位置关系和解三角形等基础知识;2011、2015年考查函数的概念,导数等基础知识.
高考数学应用题常见模型有:(1)函数应用模型:涉及最值问题;(2)三角应用模型:涉及测量问题;(3)不等式(组)应用模型:涉及优化问题;(4)方程(组)及坐标系应用模型:涉及等量问题;(5)数列应用模型:涉及年代及预测问题;(6)立体几何模型:涉及空间图形问题;(7)概率、统计模型:涉及数据计算、预估等问题.
题型一通过建立函数模型来解应用题
例1(2011江苏17)请你设计一个包装盒,如图所示,ABCD是边长为60cm的正方形硬纸片,切去阴影部分所示的四个全等的等腰直角三角形,再沿虚线折起,使得ABCD四个点重合于图中的点P,正好形成一个正四棱柱形状的包装盒,E、F在AB上是被切去的等腰直角三角形斜边的两个端点,设AE=FB=xcm.
(1)若广告商要求包装盒侧面积S(cm)最大,试问x应取何值?
(2)若广告商要求包装盒容积V(cm)最大,试问x应取何值?并求出此时包装盒的高与底面边长的比值.
解:(1)S=602-4x2-(60-2x)2=240x-8x2(0 (2)V=(2x)222(60-2x)=22x2(30-x)(0 当0 此时,包装盒的高与底面边长的比值为22(60-2x)2x=12.
评注:本小题主要考查函数的概念、导数等基础知识,考查数学建模能力、空间想象能力、数学阅读能力以及解决实际问题的能力.
例2(2015江苏17)某山区外围有两条相互垂直的直线型公路,为进一步改善山区的交通现状,计划修建一条连接两条公路和山区边界的直线型公路,记两条相互垂直的公路为l1,l2,山区边界曲线为C,计划修建的公路为l,如图所示,M,N为C的两个端点,测得点M到l1,l2的距离分别为5千米和40千米,点N到l1,l2的距离分别为20千米和2.5千米,以l2,l1在的直线分别为x,y轴,建立平面直角坐标系xOy,假设曲线C符合函数y=ax2 b(其中a,b为常数)模型.
(1)求a,b的值;
(2)设公路l与曲线C相切于P点,P的横坐标为t.
①请写出公路l长度的函数解析式f(t),并写出其定义域;
②当t为何值时,公路l的长度最短?求出最短长度.
解:(1)由题意知,点M,N的坐标分别为(5,40),(20,2.5),
将其分别代入y=ax2 b,得a25 b=40a400 b=2.5,解得a=1000b=0.
(2)①由(1)y=1000x2(5≤x≤20),P(t,1000t2),
∴y′=-2000x3,∴kl=-2000t3,
∴切线l的方程为y-1000t2=-2000t3(x-t),
设在点P处的切线l交x,y轴分别于A,B点,则A(3t2,0),B(0,3000t2),
∴f(t)=(3t2)2 (3000t2)2=32t2 4×106t4,t∈[5,20];
②设g(t)=t2 4×106t4,则g′(t)=2t-16×106t5=0,解得t=102,
t∈(5,102)时,g′(t)<0,g(t)是减函数;
t∈(102,20)时,g′(t)>0,g(t)是增函数,
从而t=102时,函数g(t)有极小值也是最小值,
∴g(t)min=300,
∴f(t)min=153.
答:t=102时,公路l的长度最短,最短长度为153千米.
评注:本题考查利用数学知识,建立函数模型解决实际问题,考查了函数与方程、导数知识的综合运用,确定函数关系,正确求导是关键.
题型二通过建立不等式模型来解应用题
例3(2009江苏19)按照某学者的理论,假设一个人生产某产品单件成本为a元,如果他卖出该产品的单价为m元,则他的满意度为mm a;如果他买进该产品的单价为n元,则他的满意度为nn a.如果一个人对两种交易(卖出或买进)的满意度分别为h1和h2,则他对这两种交易的综合满意度为h1h2.
现假设甲生产A、B两种产品的单件成本分别为12元和5元,乙生产A、B两种产品的单件成本分别为3元和20元,设产品A、B的单价分别为mA元和mB元,甲买进A与卖出B的综合满意度为h甲,乙卖出A与买进B的综合满意度为h乙.
(1)求h甲和h乙关于mA、mB的表达式;当mA=35mB时,求证:h甲=h乙. (2)设mA=35mB,当mA、mB分别为多少时,甲、乙两人的综合满意度均最大?最大的综合满意度为多少?
(3)记(2)中最大的综合满意度为h0,试问能否适当选取mA、mB的值,使得h甲≥h0和h乙≥h0同时成立,但等号不同时成立?试说明理由.
解:(1)h甲=mAmA 12·mBmB 5,
h乙=mAmA 3·mBmB 20,(mA∈[3,12],mB∈[5,20]),
当mA=35mB时,h甲=35mB35mB 12·mBmB 5=m2B(mB 20)(mB 5),
h乙=35mB35mB 3·mBmB 20
=m2B(mB 5)(mB 20),h甲=h乙.
(2)当mA=35mB时,
h甲=m2B(mB 20)(mB 5)
=1(1 20mB)(1 5mB)=1100(1mB)2 251mB 1,
由mB∈[5,20]得1mB∈[120,15],故当1mB=120即mB=20,mA=12时,
甲乙两人同时取到最大的综合满意度为105.
(3)由(2)知:h0=105,
由h甲=mAmA 12·mBmB 5≥h0=105得:mA 12mA·mB 5mB≤52,
令3mA=x,5mB=y,则x、y∈[14,1],
即(1 4x)(1 y)≤52.
同理,由h乙≥h0=105得:(1 x)(1 4y)≤52.
另一方面,x、y∈[14,1],1 4x、1 4y∈[2,5],1 x、1 y∈[54,2],
(1 4x)(1 y)≥52,(1 x)(1 4y)≥52,当且仅当x=y=14,即mA=mB时,取等号.
所以不能适当选取mA、mB的值,使得h甲≥h0和h乙≥h0同时成立,但等号不同时成立.
评注:本小题主要考查函数的概念、基本不等式等基础知识,考查数学建模能力、抽象概括能力以及数学阅读能力.
题型三通过建立三角模型来解应用题
例4(2013年江苏18)如图,游客从某旅游景区的景点处下山至C处有两种路径.一种是从沿A直线步行到C,另一种是先从A沿索道乘缆车到B,然后从B沿直线步行到C.
现有甲、乙两位游客从A处下山,甲沿AC匀速步行,速度为50m/min.在甲出发2min后,乙从A乘缆车到B,在B处停留1min后,再从B匀速步行到C.假设缆车匀速直线运动的速度为130m/min,山路AC长为1260m,经测量,cosA=1213,cosC=35.
(1)求索道AB的长;
(2)问乙出发多少分钟后,乙在缆车上与甲的距离最短?
(3)为使两位游客在C处相互等待的时间不超过3分钟,乙步行的速度应控制在什么范围内?
解:(1)∵cosA=1213,cosC=35,
∵0 ∴sinA=513,sinC=45,
∵A B C=π,∴sinB=sin(A C)=sinAcosC cosAsinC=513·35 1213·45=6365,
∴ACsinB=ABsinC=BCsinA,
∴AB=sinCsinB·AC=45·6563·1260=1040m.
(2)BC=sinAsinB·AC=500,
设乙出发t(t≤8)分钟后,甲到了D处,乙到了E处,则有AD=50t 100,AE=130t,
根据余弦定理DE2=AE2 AD2-2AE·AD·cosA,
即DE2=7400t2-14000t 10000,
∴当t=140002·7400=3537时,DE2有最小值,即
DE=2507437.
(3)设甲所用时间为t甲,乙所用时间为t乙,乙步行速度为V乙,
由题意t甲=126050=1265min,
t乙=2 1040130 1 500V乙=11 500V乙min,
∴-3≤1265-(11 500V乙)≤3,
解不等式得125043≤V乙≤62514.
评注:本小题主要考查正弦定理、二次函数的最值以及三角函数的基本关系、两角和的正弦等基础知识,考查数学阅读能力和分析解决实际问题的能力.
题型四通过建立方程来解决应用问题
例5(2012江苏17)如图,建立平面直角坐标系xOy,x轴在地平面上,y轴垂直于地平面,单位长度为1千米.某炮位于坐标原点.已知炮弹发射后的轨迹在方程y=kx-120(1 k2)x2(k>0)表示的曲线上,其中k与发射方向有关.炮的射程是指炮弹落地点的横坐标.
(1)求炮的最大射程;
(2)设在第一象限有一飞行物(忽略其大小),其飞行高度为3.2千米,试问它的横坐标a不超过多少时,炮弹可以击中它?请说明理由.
解:(1)∵炮位于坐标原点,炮弹发射后的轨迹方程为y=kx-120(1 k2)x2(k>0),炮的射程是指炮弹落地点的横坐标,
∴令y=0,则炮的射程可表示为x=k120(1 k2),
∴炮的最大射程即x的最大值,
由题意得x>0,k>0,
∴x=k120(1 k2)=201k k≤202=10km,当且仅当k=2时,等号成立,
∴炮的最大射程是10km.
(2)∵飞行物在第一象限内,其飞行高度为3.2千米,横坐标为a,
∴飞行物的坐标为(a,3.2),
∴炮弹可以击中它,即飞行物的坐标满足炮弹的轨迹方程,
∴将飞行物坐标带入炮弹的轨迹方程得:3.2=ka-120(1 k2)a2(k>0),
∴关于k的方程在k>0上有解,
∴a2k2-20ak a2 64=0有正根,
∵a>0,∴只需Δ=(-20a)2-4a2(a2 64)≥0,
∴a≤6即a只需要不超过6km即可.
评注:本题主要考查函数、方程和基本不等式等基础知识,考查数学阅读能力和解决实际问题的能力.本题对变量与常量的辨别与理解至关重要,在审题中要关注好每个量的由来与界定,切实做到合理选择,辨别清楚.
高考数学应用题,往往创意新颖,背景熟悉,贴近学生的生活实际,有助于培养学生的实践能力和创新意识,是高考中热点题型之一.数学应用题就是利用数学知识解决一些非数学领域中的问题.由于数学的高度抽象性,这就决定了数学应用的广泛性,而应用题的非数学背景的多样性,也就导致了解应用题往往是要在陌生的背景中去理解、分析所给出的有关问题,舍去与数学无关的非本质因素,把抽象转化为相应的数学问题.
(作者:朱振华,江苏省海门中学)
江苏高考数学试题中,对数学应用于解决实际问题的考查已经趋于成熟,它主要考查函数、方程、三角、解三角形、导数、数列、基本不等式、解析几何等基础知识,考查数学建模能力、抽象概括能力、空间想象能力、数学阅读能力和解决实际问题的能力.2008年考查了函数的应用,解三角形;2009年考查了函数的应用和不等式;2010、2013年考查了解三角形的知识、三角函数及不等式的应用;2012年考查了函数与方程;2014年考查了直线方程、直线与圆的位置关系和解三角形等基础知识;2011、2015年考查函数的概念,导数等基础知识.
高考数学应用题常见模型有:(1)函数应用模型:涉及最值问题;(2)三角应用模型:涉及测量问题;(3)不等式(组)应用模型:涉及优化问题;(4)方程(组)及坐标系应用模型:涉及等量问题;(5)数列应用模型:涉及年代及预测问题;(6)立体几何模型:涉及空间图形问题;(7)概率、统计模型:涉及数据计算、预估等问题.
题型一通过建立函数模型来解应用题
例1(2011江苏17)请你设计一个包装盒,如图所示,ABCD是边长为60cm的正方形硬纸片,切去阴影部分所示的四个全等的等腰直角三角形,再沿虚线折起,使得ABCD四个点重合于图中的点P,正好形成一个正四棱柱形状的包装盒,E、F在AB上是被切去的等腰直角三角形斜边的两个端点,设AE=FB=xcm.
(1)若广告商要求包装盒侧面积S(cm)最大,试问x应取何值?
(2)若广告商要求包装盒容积V(cm)最大,试问x应取何值?并求出此时包装盒的高与底面边长的比值.
解:(1)S=602-4x2-(60-2x)2=240x-8x2(0
评注:本小题主要考查函数的概念、导数等基础知识,考查数学建模能力、空间想象能力、数学阅读能力以及解决实际问题的能力.
例2(2015江苏17)某山区外围有两条相互垂直的直线型公路,为进一步改善山区的交通现状,计划修建一条连接两条公路和山区边界的直线型公路,记两条相互垂直的公路为l1,l2,山区边界曲线为C,计划修建的公路为l,如图所示,M,N为C的两个端点,测得点M到l1,l2的距离分别为5千米和40千米,点N到l1,l2的距离分别为20千米和2.5千米,以l2,l1在的直线分别为x,y轴,建立平面直角坐标系xOy,假设曲线C符合函数y=ax2 b(其中a,b为常数)模型.
(1)求a,b的值;
(2)设公路l与曲线C相切于P点,P的横坐标为t.
①请写出公路l长度的函数解析式f(t),并写出其定义域;
②当t为何值时,公路l的长度最短?求出最短长度.
解:(1)由题意知,点M,N的坐标分别为(5,40),(20,2.5),
将其分别代入y=ax2 b,得a25 b=40a400 b=2.5,解得a=1000b=0.
(2)①由(1)y=1000x2(5≤x≤20),P(t,1000t2),
∴y′=-2000x3,∴kl=-2000t3,
∴切线l的方程为y-1000t2=-2000t3(x-t),
设在点P处的切线l交x,y轴分别于A,B点,则A(3t2,0),B(0,3000t2),
∴f(t)=(3t2)2 (3000t2)2=32t2 4×106t4,t∈[5,20];
②设g(t)=t2 4×106t4,则g′(t)=2t-16×106t5=0,解得t=102,
t∈(5,102)时,g′(t)<0,g(t)是减函数;
t∈(102,20)时,g′(t)>0,g(t)是增函数,
从而t=102时,函数g(t)有极小值也是最小值,
∴g(t)min=300,
∴f(t)min=153.
答:t=102时,公路l的长度最短,最短长度为153千米.
评注:本题考查利用数学知识,建立函数模型解决实际问题,考查了函数与方程、导数知识的综合运用,确定函数关系,正确求导是关键.
题型二通过建立不等式模型来解应用题
例3(2009江苏19)按照某学者的理论,假设一个人生产某产品单件成本为a元,如果他卖出该产品的单价为m元,则他的满意度为mm a;如果他买进该产品的单价为n元,则他的满意度为nn a.如果一个人对两种交易(卖出或买进)的满意度分别为h1和h2,则他对这两种交易的综合满意度为h1h2.
现假设甲生产A、B两种产品的单件成本分别为12元和5元,乙生产A、B两种产品的单件成本分别为3元和20元,设产品A、B的单价分别为mA元和mB元,甲买进A与卖出B的综合满意度为h甲,乙卖出A与买进B的综合满意度为h乙.
(1)求h甲和h乙关于mA、mB的表达式;当mA=35mB时,求证:h甲=h乙. (2)设mA=35mB,当mA、mB分别为多少时,甲、乙两人的综合满意度均最大?最大的综合满意度为多少?
(3)记(2)中最大的综合满意度为h0,试问能否适当选取mA、mB的值,使得h甲≥h0和h乙≥h0同时成立,但等号不同时成立?试说明理由.
解:(1)h甲=mAmA 12·mBmB 5,
h乙=mAmA 3·mBmB 20,(mA∈[3,12],mB∈[5,20]),
当mA=35mB时,h甲=35mB35mB 12·mBmB 5=m2B(mB 20)(mB 5),
h乙=35mB35mB 3·mBmB 20
=m2B(mB 5)(mB 20),h甲=h乙.
(2)当mA=35mB时,
h甲=m2B(mB 20)(mB 5)
=1(1 20mB)(1 5mB)=1100(1mB)2 251mB 1,
由mB∈[5,20]得1mB∈[120,15],故当1mB=120即mB=20,mA=12时,
甲乙两人同时取到最大的综合满意度为105.
(3)由(2)知:h0=105,
由h甲=mAmA 12·mBmB 5≥h0=105得:mA 12mA·mB 5mB≤52,
令3mA=x,5mB=y,则x、y∈[14,1],
即(1 4x)(1 y)≤52.
同理,由h乙≥h0=105得:(1 x)(1 4y)≤52.
另一方面,x、y∈[14,1],1 4x、1 4y∈[2,5],1 x、1 y∈[54,2],
(1 4x)(1 y)≥52,(1 x)(1 4y)≥52,当且仅当x=y=14,即mA=mB时,取等号.
所以不能适当选取mA、mB的值,使得h甲≥h0和h乙≥h0同时成立,但等号不同时成立.
评注:本小题主要考查函数的概念、基本不等式等基础知识,考查数学建模能力、抽象概括能力以及数学阅读能力.
题型三通过建立三角模型来解应用题
例4(2013年江苏18)如图,游客从某旅游景区的景点处下山至C处有两种路径.一种是从沿A直线步行到C,另一种是先从A沿索道乘缆车到B,然后从B沿直线步行到C.
现有甲、乙两位游客从A处下山,甲沿AC匀速步行,速度为50m/min.在甲出发2min后,乙从A乘缆车到B,在B处停留1min后,再从B匀速步行到C.假设缆车匀速直线运动的速度为130m/min,山路AC长为1260m,经测量,cosA=1213,cosC=35.
(1)求索道AB的长;
(2)问乙出发多少分钟后,乙在缆车上与甲的距离最短?
(3)为使两位游客在C处相互等待的时间不超过3分钟,乙步行的速度应控制在什么范围内?
解:(1)∵cosA=1213,cosC=35,
∵0 ∴sinA=513,sinC=45,
∵A B C=π,∴sinB=sin(A C)=sinAcosC cosAsinC=513·35 1213·45=6365,
∴ACsinB=ABsinC=BCsinA,
∴AB=sinCsinB·AC=45·6563·1260=1040m.
(2)BC=sinAsinB·AC=500,
设乙出发t(t≤8)分钟后,甲到了D处,乙到了E处,则有AD=50t 100,AE=130t,
根据余弦定理DE2=AE2 AD2-2AE·AD·cosA,
即DE2=7400t2-14000t 10000,
∴当t=140002·7400=3537时,DE2有最小值,即
DE=2507437.
(3)设甲所用时间为t甲,乙所用时间为t乙,乙步行速度为V乙,
由题意t甲=126050=1265min,
t乙=2 1040130 1 500V乙=11 500V乙min,
∴-3≤1265-(11 500V乙)≤3,
解不等式得125043≤V乙≤62514.
评注:本小题主要考查正弦定理、二次函数的最值以及三角函数的基本关系、两角和的正弦等基础知识,考查数学阅读能力和分析解决实际问题的能力.
题型四通过建立方程来解决应用问题
例5(2012江苏17)如图,建立平面直角坐标系xOy,x轴在地平面上,y轴垂直于地平面,单位长度为1千米.某炮位于坐标原点.已知炮弹发射后的轨迹在方程y=kx-120(1 k2)x2(k>0)表示的曲线上,其中k与发射方向有关.炮的射程是指炮弹落地点的横坐标.
(1)求炮的最大射程;
(2)设在第一象限有一飞行物(忽略其大小),其飞行高度为3.2千米,试问它的横坐标a不超过多少时,炮弹可以击中它?请说明理由.
解:(1)∵炮位于坐标原点,炮弹发射后的轨迹方程为y=kx-120(1 k2)x2(k>0),炮的射程是指炮弹落地点的横坐标,
∴令y=0,则炮的射程可表示为x=k120(1 k2),
∴炮的最大射程即x的最大值,
由题意得x>0,k>0,
∴x=k120(1 k2)=201k k≤202=10km,当且仅当k=2时,等号成立,
∴炮的最大射程是10km.
(2)∵飞行物在第一象限内,其飞行高度为3.2千米,横坐标为a,
∴飞行物的坐标为(a,3.2),
∴炮弹可以击中它,即飞行物的坐标满足炮弹的轨迹方程,
∴将飞行物坐标带入炮弹的轨迹方程得:3.2=ka-120(1 k2)a2(k>0),
∴关于k的方程在k>0上有解,
∴a2k2-20ak a2 64=0有正根,
∵a>0,∴只需Δ=(-20a)2-4a2(a2 64)≥0,
∴a≤6即a只需要不超过6km即可.
评注:本题主要考查函数、方程和基本不等式等基础知识,考查数学阅读能力和解决实际问题的能力.本题对变量与常量的辨别与理解至关重要,在审题中要关注好每个量的由来与界定,切实做到合理选择,辨别清楚.
高考数学应用题,往往创意新颖,背景熟悉,贴近学生的生活实际,有助于培养学生的实践能力和创新意识,是高考中热点题型之一.数学应用题就是利用数学知识解决一些非数学领域中的问题.由于数学的高度抽象性,这就决定了数学应用的广泛性,而应用题的非数学背景的多样性,也就导致了解应用题往往是要在陌生的背景中去理解、分析所给出的有关问题,舍去与数学无关的非本质因素,把抽象转化为相应的数学问题.
(作者:朱振华,江苏省海门中学)