高一数学教案:《函数模型及其应用》教学设计(三)
教学目标:
1.学会通过数据拟合建立恰当的函数某型,并利用所得函数模型解释有关现象或对有关发展趋势进行预测;
2.通过实例了解数据拟合的方法,进一步体会函数模型的广泛应用;
3.进一步培养学生数学地分析问题、探索问题、解决问题的能力.
教学重点:
了解数据的拟合,感悟函数的应用.
教学难点:
通过数据拟合建立恰当函数模型.
教学方法:
讲授法,尝试法.
教学过程:
一、情境问题
某工厂第一季度某产品月产量分别为1万件、1.2万件、1.3万件.为了估测以后每个月的产量,以这三个月的产量为依据,用一个函数模拟该产品的月产量y与月份x的关系.模拟函数可以选用二次函数或函数y=abx+c(其中a,b,c为常数).已知4月份的产量为1.36万件,问:用以上哪个函数作为模拟函数好?为什么?
二、学生活动
完成上述问题,并阅读课本第85页至第88页的内容,了解数据拟合的过程与方法.
三、数学建构
1.数据的拟合:数据拟合就是研究变量之间的关系,并给出近似的数学表达式的一种方式.
2.在处理数据拟合(预测或控制)问题时,通常需要以下几个步骤:
(1)根据原始数据,在屏幕直角坐标系中绘出散点图;
(2)通过观察散点图,画出“最贴近”的曲线,即拟合曲线;
(3)根据所学知识,设出拟合曲线的函数解析式——直线型选一次函数
y=kx+b;对称型选二次函数y=ax2+bx+c;单调型选指数型函数y=abx+c或反比例型函数y=x+a(k)+b.
(4)利用此函数解析式,根据条件对所给的问题进行预测和控制.
四、数学应用
例1 物体在常温下的温度变化可以用牛顿冷却规律来描述:设物体的初始温度为T0,经过一定时间t后的温度是T ,则T-Ta=(T0-Ta),(0.5)t/h其中Ta表示环境温度,h称为半衰期.
现有一杯用880C热水冲的速溶咖啡,放在24℃的房间中,如果咖啡降到40℃需要20min,那么降到35℃时,需要多长时间(结果精确到0.1).
例2 在经济学中,函数f(x)的边际函数Mf(x)的定义为Mf(x)=f(x+1)-f(x),某公司每月最多生长100台报警系统装置,生产x台(xN*)的收入函数为R(x)=3000x-20x2(单位:元),其成本函数为C(x)=500x+4000(单位:元),利润是收入与成本之差.
(1)求利润函数P(x)及边际利润函数MP(x);
(2)利润函数P(x)与边际利润函数MP(x)是否有相同的最大值?
例3 (见情境问题)
五、巩固练习
1.一流的职业高尔夫选手约70杆即可打完十八洞,而初学者约160杆.初学者打高尔夫球,通常是开始时进步较快,但进步到某个程度后就不易再出现大幅进步.某球员从入门学起,他练习打高尔夫球的成绩记录如图所示:
根据图中各点,请你从下列函数中:(1)y=ax2+bx+c;(2)y=k·ax+b;(3)
(1)根据上表数据,从下列函数中选取一个描述西红柿的种植成本y与上市时间t的变化关系;
y=at+b,y=at2+bt+c,y=abt,y=alogbt
(2)利用你选取的函数,求西红柿种植成本最低时的上市时间及最低种植成本.
简答:
(1)由提供的数据描述西红柿的种植成本y与上市时间t之间的变化关系不可能是常函数,因此用y=at+b,y=abt,y=alogbt中的任一个描述时都应有a不等于0,此时这三个函数均为单调函数,这与表中所给数据不符合,所以,选取二次函数y=at2+bt+c进行描述.
(2)略.
六、要点归纳与方法小结
处理数据拟合(预测或控制)问题时的解题步骤.
七、作业
课本P104习题3.4(2)-4.
高一数学教案:《函数模型及其应用》教学设计(二)
教学目标:
1.能根据图形、表格等实际问题的情境建立数学模型,并求解;进一步了解函数模型在解决简单的实际问题中的应用,了解函数模型在社会生活中的广泛应用;
2.在解决实际问题的过程中,培养学生数学地分析问题、探索问题、解决问题的能力,培养学生的应用意识,提高学习数学的兴趣.
教学重点:
在解决以图、表等形式作为问题背景的实际问题中,读懂图表并求解.
教学难点:
对图、表的理解.
教学方法:
讲授法,尝试法.
教学过程:
一、情境创设
已知矩形的长为4,宽为3,如果长增加x,宽减少0.5x,所得新矩形的面积为S.
(1)将S表示成x的函数;
(2)求面积S的最大值,并求此时x的值.
二、学生活动
思考并完成上述问题.
三、例题解析
例1 有一块半径为R的半圆形钢板,计划剪裁成等腰梯形ABCD的形状,它的下底AB是⊙O的直径,上底CD的端点在圆周上,写出这个梯形周长y和腰长x间的函数关系式,并求出它的定义域.
例2 一家旅社有100间相同的客房,经过一段时间的经营实践,旅社经理发现每间客房每天的价格与住房率有如下关系:
每间客房定价
20
18
16
14
住房率
65%
75%
85%
95%
要使每天收入最高,每间客房定价为多少元?
例3 今年5月,荔枝上市.由历年的市场行情得知,从5月10日起的60天内,荔枝的市场售价与上市时间的关系大致可用如图所示的折线ABCD表示(市场售价的单位为元/500g).
请写出市场售价S(t)(元)与上市时间t(天)的函数关系式,并求出6月20日当天的荔枝市场售价.
练习:1.直角梯形OABC中,AB∥OC,AB=1,OC=BC=2,直线l:x=t截此梯形所得位于l左方图形的面积为S,则函数S=f(t)的大致图象为( )
2.一个圆柱形容器的底部直径是dcm,高是hcm,现在以vcm3/s的速度向容器内注入某种溶液,求容器内溶液的高度x(cm)与注入溶液的时间t(s)之间的函数关系式,并写出函数的定义域.
3.向高为H的水瓶中注水,注满为止.如果注水量V与水深h的函数关系的图象如图所示,那么水瓶的形状可能是( )
4.某公司将进货单价为10元一个的商品按13元一个销售,每天可卖200个.若这种商品每涨价1元,销售量则减少26个.
(1)售价为15元时,销售利润为多少?
(2)若销售价必须为整数,要使利润最大,应如何定价?
5.根据市场调查,某商品在最近40天内的价格f(t)与时间t满足:
四、小结
利用图、表建模;分段建模.
五、作业
课本P110-10.
§3.2.2函数模型的应用实例(Ⅲ)
一、三维目标
1、知识与技能能够收集图表数据信息,建立拟合函数解决实际问题。
2、过程与方法体验收集图表数据信息、拟合数据的过程与方法,体会函数拟合的思想方法。
3、情感、态度、价值观深入体会数学模型在现实生产、生活及各个领域中的广泛应用及其重要价值。
二、教学重点、难点:
重点:收集图表数据信息、拟合数据,建立函数模解决实际问题。
难点:对数据信息进行拟合,建立起函数模型,并进行模型修正。
三、学学与教学用具
1、学法:学生自查阅读教材,尝试实践,合作交流,共同探索。
2、教学用具:多媒体
四、教学设想
(一)创设情景,揭示课题
2003年5月8日,西安交通大学医学院紧急启动“建立非典流行趋势预测与控制策略数学模型”研究项目,马知恩教授率领一批专家昼夜攻关,于5月19日初步完成了第一批成果,并制成了要供决策部门参考的应用软件。
这一数学模型利用实际数据拟合参数,并对全国和北京、山西等地的疫情进行了计算仿真,结果指出,将患者及时隔离对于抗击非典至关重要、分析报告说,就全国而论,菲非典病人延迟隔离1天,就医人数将增加1000人左右,推迟两天约增加工能力100人左右;若外界输入1000人中包含一个病人和一个潜伏病人,将增加患病人数100人左右;若4月21日以后,政府示采取隔离措施,则高峰期病人人数将达60万人。
这项研究在充分考虑传染病控制中心每日工资发布的数据,建立了非典流行趋势预测动力学模型和优化控制模型,并对非典未来的流行趋势做了分析预测。
本例建立教学模型的过程,实际上就是对收集来的数据信息进行拟合,从而找到近似度比较高的拟合函数。
(二)尝试实践探求新知
例1.某地区不同身高的未成年男性的体重平均值发下表
(身高:cm;体重:kg)
身高60708090100110
体重6.137.909.9912.1515.0217.50
身高120130140150160170
体重20.9226.8631.1138.8547.2555.05
1)根据表中提供的数据,建立恰当的函数模型,使它能比较近似地反映这个地区未成年男性体重与身高ykg与身高xcm的函数模型的解析式。
2)若体重超过相同身高男性平均值的1.2倍为偏胖,低于0.8倍为偏瘦,那么这个地区一名身高为175cm,体重为78kg的在校男生的体重是事正常?
探索以下问题:
1)借助计算器或计算机,根据统计数据,画出它们相应的散点图;
2)观察所作散点图,你认为它与以前所学过的何种函数的图象较为接近?
3)你认为选择何种函数来描述这个地区未成年男性体重与身高的函数关系比较合适?
4)确定函数模型,并对所确定模型进行适当的检验和评价.
5)怎样修正所确定的函数模型,使其拟合程度更好?
本例给出了通过测量得到的统计数据表,要想由这些数据直接发现函数模型是困难的,要引导学生借助计算器或计算机画图,帮助判断.
根据散点图,利用待定系数法确定几种可能的函数模型,然后进行优劣比较,选定拟合度较好的函数模型.在此基础上,引导学生对模型进行适当修正,并做出一定的预测.此外,注意引导学生体会本例所用的数学思想方法.
例2.将沸腾的水倒入一个杯中,然后测得不同时刻温度的数据如下表:
时间(S)60120200240300
温度(℃)86.8681.3776.4466.1161.32
时间(S)360420480540600
温度(℃)53.0352.2049.9745.9642.36
1)描点画出水温随时间变化的图象;
2)建立一个能基本反映该变化过程的水温(℃)关于时间的函数模型,并作出其图象,观察它与描点画出的图象的吻合程度如何.
3)水杯所在的室内温度为18℃,根据所得的模型分析,至少经过几分钟水温才会降到室温?再经过几分钟会降到10℃?对此结果,你如何评价?
本例意图是引导学生进一步体会,利用拟合函数解决实际问题的思想方法,可依照例1的过程,自主完成或合作交流讨论.
课堂练习:某地新建一个服装厂,从今年7月份开始投产,并且前4个月的产量分别为1万件、1.2万件、1.3万件、1.37万件.由于产品质量好,服装款式新颖,因此前几个月的产品销售情况良好.为了在推销产品时,接收定单不至于过多或过少,需要估测以后几个月的产量,你能解决这一问题吗?
探索过程如下:
1)首先建立直角坐标系,画出散点图;
2)根据散点图设想比较接近的可能的函数模型:
一次函数模型:
二次函数模型:
幂函数模型:
指数函数模型:(>0,)
利用待定系数法求出各解析式,并对各模型进行分析评价,选出合适的函数模型;由于尝试的过程计算量较多,可同桌两个同学分工合作,最后再一起讨论确定.
(三)归纳小结,巩固提高.
通过以上三题的练习,师生共同总结出了利用拟合函数解决实际问题的一般方法,指出函数是描述客观世界变化规律的重要数学模型,是解决实际问题的重要思想方法.利用函数思想解决实际问题的基本过程如下:
符合
实际
不符合实际
文章来源:http://m.jab88.com/j/107511.html
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