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生活中的优化问题举例导学案及练习题

作为杰出的教学工作者,能够保证教课的顺利开展,高中教师要准备好教案,这是老师职责的一部分。教案可以让学生更好的消化课堂内容,帮助高中教师提前熟悉所教学的内容。那么,你知道高中教案要怎么写呢?小编收集并整理了“生活中的优化问题举例导学案及练习题”,欢迎大家阅读,希望对大家有所帮助。

【学习要求】1.了解导数在解决实际问题中的作用.2.掌握利用导数解决简单的实际生活中的优化问题.
【学法指导】1.在利用导数解决实际问题的过程中体会建模思想.2.感受导数知识在解决实际问题中的作用,自觉形成将数学理论与实际问题相结合的思想,提高分析问题、解决问题的能力.
1.在经济生活中,人们常常遇到最优化问题.例如,为使经营利润最大、生产效率最高,或为使用力最省、用料最少、消耗最省等,需要寻求相应的最佳方案或最佳策略,这些都是
2.利用导数解决最优化问题的实质是.
3.解决优化问题的基本思路是
上述解决优化问题的过程是一个典型的过程.
引言数学源于生活,寓于生活,用于生活.在我们的生活中处处存在数学知识,只要你留意,就会发现经常遇到如何才能使“选址最佳”“用料最省”“流量最大”“利润最大”等问题,这些问题通常称为最优化问题,在数学上就是最大值、最小值问题.导数可以解决这些问题吗?如何解决呢?
探究点一面积、体积的最值问题
问题如何利用导数解决生活中的最优化问题?
例1学校或班级举行活动,通常需要张贴海报进行宣传.现让你设计一张如图所示的竖向张贴的海报,要求版心面积为128dm2,上、下两边各空2dm,左、右两边各空1dm.如何设计海报的尺寸,才能使四周空白面积最小?
跟踪训练1如图,四边形ABCD是一块边长为4km的正方形地域,地域内有一条河流MD,其经过的路线是以AB的中点M为顶点且开口向右的抛物线(河流宽度忽略不计).新长城公司准备投资建一个大型矩形游乐园PQCN,问如何施工才能使游乐园的面积最大?并求出最大面积.
探究点二利润最大问题
例2某制造商制造并出售球形瓶装的某种饮料.瓶子的制造成本是0.8πr2分,其中r(单位:cm)是瓶子的半径,已知每出售1mL的饮料,制造商可获利0.2分,且制造商能制作的瓶子的最大半径为6cm.
(1)瓶子半径多大时,能使每瓶饮料的利润最大?(2)瓶子半径多大时,每瓶饮料的利润最小?
跟踪训练2某商场销售某种商品的经验表明,该商品每日的销售量y(单位:千克)与销售价格x(单位:元/千克)满足关系式y=ax-3+10(x-6)2,其中3x6,a为常数.已知销售价格为5元/千克时,每日可售出该商品11千克.
(1)求a的值;
(2)若该商品的成本为3元/千克,试确定销售价格x的值,使商场每日销售该商品所获得的利润最大.

探究点三费用(用材)最省问题
例3已知A、B两地相距200km,一只船从A地逆水行驶到B地,水速为8km/h,船在静水中的速度为vkm/h(8v≤v0).若船每小时的燃料费与其在静水中的速度的平方成正比,当v=12km/h时,每小时的燃料费为720元,为了使全程燃料费最省,船的实际速度为多少?

跟踪训练3现有一批货物由海上从A地运往B地,已知轮船的最大航行速度为35海里/时,A地至B地之间的航行距离约为500海里,每小时的运输成本由燃料费和其余费用组成,轮船每小时的燃料费与轮船速度的平方成正比(比例系数为0.6),其余费用为每小时960元.
(1)把全程运输成本y(元)表示为速度x(海里/时)的函数;
(2)为了使全程运输成本最小,轮船应以多大速度行驶?

【达标检测】
1.方底无盖水箱的容积为256,则最省材料时,它的高为()
A.4B.6C.4.5D.8
2.某银行准备新设一种定期存款业务,经预算,存款量与存款利率的平方成正比,比例系数为k(k0).已知贷款的利率为0.0486,且假设银行吸收的存款能全部放贷出去.设存款利率为x,x∈(0,0.0486),若使银行获得最大收益,则x的取值为()
A.0.0162B.0.0324
C.0.0243D.0.0486
3.统计表明:某种型号的汽车在匀速行驶中每小时的耗油量y(升)关于行驶速度x(千米/时)的函数解析式可以表示为y=1128000x3-380x+8(0x≤120).已知甲、乙两地相距100千米,当汽车以多大的速度匀速行驶时,从甲地到乙地耗油最少?最少为多少升?

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生活中的优化问题举例


一名优秀负责的教师就要对每一位学生尽职尽责,准备好一份优秀的教案往往是必不可少的。教案可以让学生能够在教学期间跟着互动起来,有效的提高课堂的教学效率。我们要如何写好一份值得称赞的高中教案呢?以下是小编为大家收集的“生活中的优化问题举例”相信您能找到对自己有用的内容。

§3.4生活中的优化问题举例
教学目标:
1.要细致分析实际问题中各个量之间的关系,正确设定所求最大值或最小值的变量与自变量,把实际问题转化为数学问题,即列出函数解析式,根据实际问题确定函数的定义域;
2.要熟练掌握应用导数法求函数最值的步骤,细心运算,正确合理地做答.
重点:求实际问题的最值时,一定要从问题的实际意义去考察,不符合实际意义的理论值应予舍去。
难点:在实际问题中,有常常仅解到一个根,若能判断函数的最大(小)值在的变化区间内部得到,则这个根处的函数值就是所求的最大(小)值。
教学方法:尝试性教学
教学过程:
前置测评:
(1)求曲线y=x2+2在点P(1,3)处的切线方程.
(2)若曲线y=x3上某点切线的斜率为3,求此点的坐标。
【情景引入】生活中经常遇到求利润最大、用料最省、效率最高等问题,这些问题通常称为优化问题.通过前面的学习,我们知道,导数是求函数最大(小)值的有力工具.这一节,我们利用导数,解决一些生活中的优化问题
例1.汽油的使用效率何时最高
材料:随着我国经济高速发展,能源短缺的矛盾突现,建设节约性社会是众望所归。现实生活中,汽车作为代步工具,与我们的生活密切相关。众所周知,汽车的每小时耗油量与汽车的速度有一定的关系。如何使汽车的汽油使用效率最高(汽油使有效率最高是指每千米路程的汽油耗油量最少)呢?
通过大量统计分析,得到汽油每小时的消耗量g(L/h)与汽车行驶的平均速度v(km/h)之间的函数关系g=f(v)如图3.4-1,根据图象中的信息,试说出汽车的速度v为多少时,汽油的使用效率最高?
解:因为G=w/s=(w/t)/(s/t)=g/v
这样,问题就转化为求g/v的最小值,从图象上看,g/v
表示经过原点与曲线上点(v,g)的直线的斜率。继续观察图像,我们发现,当直线与曲线相切时,其斜率最小,在此点处速度约为90km/h,从树枝上看,每千米的耗油量就是途中切线的斜率,即f’(90),约为0.67L.
例2.磁盘的最大存储量问题
【背景知识】计算机把数据存储在磁盘上。磁盘是带有磁性介质的圆盘,并有操作系统将其格式化成磁道和扇区。磁道是指不同半径所构成的同心轨道,扇区是指被同心角分割所成的扇形区域。磁道上的定长弧段可作为基本存储单元,根据其磁化与否可分别记录数据0或1,这个基本单元通常被称为比特(bit)。
为了保障磁盘的分辨率,磁道之间的宽度必需大于,每比特所占用的磁道长度不得小于。为了数据检索便利,磁盘格式化时要求所有磁道要具有相同的比特数。
问题:现有一张半径为的磁盘,它的存储区是半径介于与之间的环形区域.
是不是越小,磁盘的存储量越大?
为多少时,磁盘具有最大存储量(最外面的磁道不存储任何信息)?
解:由题意知:存储量=磁道数×每磁道的比特数。
设存储区的半径介于与R之间,由于磁道之间的宽度必需大于,且最外面的磁道不存储任何信息,故磁道数最多可达。由于每条磁道上的比特数相同,为获得最大存储量,最内一条磁道必须装满,即每条磁道上的比特数可达。所以,磁盘总存储量
×
(1)它是一个关于的二次函数,从函数解析式上可以判断,不是越小,磁盘的存储量越大.
(2)为求的最大值,计算.
令,解得
当时,;当时,.
因此时,磁盘具有最大存储量。此时最大存储量为
例3.饮料瓶大小对饮料公司利润的影响
(1)你是否注意过,市场上等量的小包装的物品一般比大包装的要贵些?
(2)是不是饮料瓶越大,饮料公司的利润越大?
【背景知识】某制造商制造并出售球型瓶装的某种饮料.瓶子的制造成本是分,其中是瓶子的半径,单位是厘米。已知每出售1mL的饮料,制造商可获利0.2分,且制造商能制作的瓶子的最大半径为6cm
问题:(1)瓶子的半径多大时,能使每瓶饮料的利润最大?
(2)瓶子的半径多大时,每瓶的利润最小?
【引导】先建立目标函数,转化为函数的最值问题,然后利用导数求最值.
(1)半径为cm时,利润最小,这时,表示此种瓶内饮料的利润还不够瓶子的成本,此时利润是负值.
(2)半径为cm时,利润最大.
【思考】根据以上三个例题,总结用导数求解优化问题的基本步骤.
【总结】(1)认真分析问题中各个变量之间的关系,正确设定最值变量与自变量,把实际问题转化为数学问题,列出适当的函数关系式,并确定函数的定义区间;
(2)求,解方程,得出所有实数根;
(3)比较函数在各个根和端点处的函数值的大小,
根据问题的实际意义确定函数的最大值或最小值。
作业:P114习题3.4第2、4题

§1.4.2生活中的优化问题举例(2)


俗话说,凡事预则立,不预则废。作为教师准备好教案是必不可少的一步。教案可以让学生们能够在上课时充分理解所教内容,让教师能够快速的解决各种教学问题。所以你在写教案时要注意些什么呢?小编经过搜集和处理,为您提供§1.4.2生活中的优化问题举例(2),欢迎大家与身边的朋友分享吧!

§1.4.2生活中的优化问题举例(2)
【学情分析】:
在基本方法已经掌握的基础上,本节课重点放在提高学生的应用能力上。
【教学目标】:
1.掌握利用导数求函数最值的基本方法。
2.提高将实际问题转化为数学问题的能力.提高学生综合、灵活运用导数的知识解决生活中问题的能力
3.体会导数在解决实际问题中的作用.
【教学重点】:
利用导数解决生活中的一些优化问题.
【教学难点】:
将生活中的问题转化为用函数表示的数学问题,再用导数解决数学问题,从而得出问题的最优化选择。
【教法、学法设计】:
练---讲---练.
【教学过程设计】:
教学环节教学活动设计意图
(1)复习引入:1、建立数学模型(确立目标函数)是解决应用性性问题的关键
2、要注意不能漏掉函数的定义域为课题作铺垫.
(2)典型例题讲解例1、用总长为14.8m的钢条制作一个长方体容器的框架,如果所制作的容器的底面的一边比另一边长0.5m,那么高为多少时容器的容积最大?并求出它的最大容积。
解:设容器底面短边长为xm,则另一边长为
(x+0.5)m,高为(14.8-4x-4(x+0.5))/4=(3.2-2x)m
则3.2–2x0,x0,得0x1.6.
设容器体积为ym3,则y=x(x+0.5)(3.2–2x)
=-2x3+2.2x2+1.6x(0x1.6)
y=-6x2+4.4x+1.6,
令y=0得x=1或x=-4/15(舍去),
∴当0x1时,y0,当1x1.6时,y0,
∴在x=1处,y有最大值,此时高为1.2m,
最大容积为1.8m3。
选择一个学生感觉不是很难的题目作为例题,让学生自己体验一下应用题中最优化化问题的解。
(4)加强巩固1例2、有甲、乙两个工厂,甲厂位于一直线河岸的岸边A处,乙厂与甲厂在河的两侧,乙厂位于离河岸40km的B处,乙厂到河岸的垂足D与A相距50km,两厂要在此岸边合建一个供水站C,从供水站到甲厂和乙厂的水管费用分别为每千米3a元和5a元,问供水站C建在岸边何处才能使水管费用最省?(注:不计河宽)
解:设,(0),
.
设总的水管费用为().依题意,有
()=)+.
()==.
令()=0,得.根据问题的实际意义,当时,函数取得最小值,此时,,,,即供水站建在A、D之间距甲厂20km处,可使水管费用最省。
使学生能熟练步骤.
(5)加强巩固2例3、已知某厂生产件产品的成本为C=(元),问:
(1)要使平均成本最低,应生产多少件产品?
(2)若产品以每件500元售出,要使利润最大,应生产多少件产品?
解:(1)设平均成本为y元,则
.
.
令,得,
当在附近左侧时,0;在=1000附近右侧时,0,
故当=1000时,y取得最小值,因此,要使平均成本最低,应生产1000件产品.
(2)利润函数为,
.
令,解得.
当在附近左侧时,0;在附近右侧时,0.
故当时,L取得极大值.由于函数只有一个使的点,且函数在该点有极大值,那么函数在该点取得最大值.因此,要使利润最大,应生产6000件产品.提高提高问题的综合性,锻炼学生能力。
(6)课堂小结1、让学生自己总结生活中的最优化问题的设计背景主要有:立体几何、解析几何、三角函数等。
2、自变量的引入不是固定的,要注意引入自变量的技巧。
(7)作业布置:教科书P104A组4,5,6。
(8备用题目:
1、用边长为的正方形铁皮做一个无盖的铁盒时,在铁皮的四角各剪去一个面积相等的小正方形,然后把四边折起,就能焊成铁盒,所做的铁盒容积最大时,在四角剪去的正方形的边长为(B)
ABCD

3、做一个容积为底面为正方形的无盖长方体水箱,它的高为4时,最省料。
4、某公司规定:对于小于或等于150件的订购合同,每件售价为280元,对于多于150的订购合同,每超过一件,则每件售价比原来减少1元,当公司的收益最大时订购件数为215。
5、某宾馆有50个房间供游客居住,当每个房间每天的定价为180元时,房间会全部住满;房间的单价每增加10元,就会有一个房间空闲.如果游客居住房间,宾馆每天每间需花费20元的各种维修费.房间定价多少时,宾馆的利润最大?
解:设宾馆定价为(180+10x)元时,宾馆的利润W最大
其中
6、一艘轮船在航行中的燃料费和它的速度的立方成正比,已知速度为每小时10km,燃料费是每小时6元,而其他与速度无关的费用是每小时96元,求这艘轮船在以何种速度航行时,能使航行1km的费用总和最小?
解:设船速为(0),航行1km的费用总和为,设每小时燃料费为则
.(其中);.
令,解得.

,即以每小时20公里的速度航行时,航行1km的费用总和最小。

§1.4.1生活中的优化问题举例(1)


§1.4.1生活中的优化问题举例(1)
【学情分析】:
导数在实际生活中的应用主要是解决有关函数最大值、最小值的实际问题,主要有以下几个方面:
1、与几何有关的最值问题;2、与物理学有关的最值问题;3、与利润及其成本有关的最值问题;4、效率最值问题。
【教学目标】:
1.掌握利用导数求函数最值的基本方法。
2.提高将实际问题转化为数学问题的能力.提高学生综合、灵活运用导数的知识解决生活中问题的能力
3.体会导数在解决实际问题中的作用.
【教学重点】:
利用导数解决生活中的一些优化问题.
【教学难点】:
将生活中的问题转化为用函数表示的数学问题,再用导数解决数学问题,从而得出问题的最优化选择。
【教学突破点】:
利用导数解决优化问题的基本思路:
【教法、学法设计】:
【教学过程设计】:
教学环节教学活动设计意图
(1)复习引入:提问用导数法求函数最值的基本步骤学生回答:导数法求函数最值的基本步骤为课题作铺垫.
(2)典型例题讲解例1、把边长为cm的正方形纸板的四个角剪去四个相等的小正方形(如图示),折成一个无盖的盒子,问怎样做才能使盒子的容积最大?

解设剪去的小方形的边长为,则盒子的为

求导数,得

选择一个学生感觉不是很难的题目作为例题,
令得或,其中不合题意,故在区间内只有一个根:,
显然,
因此,当四角剪去边长为cm的小正方形时,做成的纸盒的容积最大.让学生自己体验一下应用题中最优化化问题的解法。
(3)利用导数解决优化问题的基本思路:1、生活中的优化问题转化为数学问题
2、立数学模型(勿忘确定函数定义域)
3、利用导数法讨论函数最值问题使学生对该问题的解题思路清析化。
(4)加强巩固1例2、铁路AB段长100千米,工厂C到铁路的距离AC为20千米,现要在AB上找一点D修一条公路CD,已知铁路与公路每吨千米的运费之比为3:5,问D选在何处原料从B运到C的运费最省?
解:设AD的长度为x千米,建立运费y与AD的长度x之间的函数关系式,则
CD=,BD=100-x,公路运费5k元/Tkm,铁路运费3k元/Tkm
y=,
求出f(x)=,
令f’(x)=0,得3600+9x2=25x2
解得x1=15,x2=-15(舍去),
∵y(15)=330k
y(0)=400k,y(100)≈510k
∴原料中转站D距A点15千米时总运费最省。使学生能熟练步骤.
(5)加强巩固2例3、某制造商制造并出售球型瓶装的某种饮料.瓶子的制造成本是分,其中是瓶子的半径,单位是厘米。已知每出售1mL的饮料,制造商可获利0.2分,且制造商能制作的瓶子的最大半径为6cm
问题:(1)瓶子的半径多大时,能使每瓶饮料的利润最大?
(2)瓶子的半径多大时,每瓶的利润最小?
解:由于瓶子的半径为,所以每瓶饮料的利润是
令解得(舍去)
当时,;当时,.
当半径时,它表示单调递增,即半径越大,利润越高;
当半径时,它表示单调递减,即半径越大,利润越低.
(1)半径为cm时,利润最小,这时,表示此种瓶内饮料的利润还不够瓶子的成本,此时利润是负值.
(2)半径为cm时,利润最大.
换一个角度:如果我们不用导数工具,直接从函数的图像上观察,会有什么发现?
有图像知:当时,,即瓶子的半径为3cm时,饮料的利润与饮料瓶的成本恰好相等;当时,利润才为正值.
当时,,为减函数,其实际意义为:瓶子的半径小于2cm时,瓶子的半径越大,利润越小,半径为cm时,利润最小.
提高提高问题的综合性,锻炼学生能力。
(6)课堂小结1、建立数学模型(确立目标函数)是解决应用性性问题的关键
2、要注意不能漏掉函数的定义域
3、注意解题步骤的规范性
(7)作业布置:教科书P104A组1,2,3。
(8备用题目:
1、要做一个圆锥形漏斗,其母线长为,要使其体积最大,则其高为(A)
ABCD
2、设正四棱柱体积为V,那么其表面积最小时,底面边长为(A)
ABCD
3、设8分成两个数,使其平方和最小,则这两个数为4。
4、用长度为的铁丝围成长方形,则围成的最大面积是4。
5、某厂生产产品固定成本为500元,每生产一单位产品增加成本10元。已知需求函数为:,问:产量为多少时,利润最大?最大利润是多少?
解:先求出利润函数的表达式:
再求导函数:
求得极值点:q=80。只有一个极值点,就是最值点。
故得:q=80时,利润最大。最大利润是:
注意:还可以计算出此时的价格:p=30元。
6、用长为90cm,宽为48cm的长方形铁皮做一个无盖的容器.先在四角分别截去一个小正方形.然后把四边翻转90度角,再焊接而成(如图).问容器的高为多少时,容器的容积最大?最大容积是多少?
解:设容器高为xcm,容器的体积为V(x),则

正余弦定理应用举例导学案及练习题


一名优秀负责的教师就要对每一位学生尽职尽责,高中教师在教学前就要准备好教案,做好充分的准备。教案可以让上课时的教学氛围非常活跃,帮助高中教师营造一个良好的教学氛围。所以你在写高中教案时要注意些什么呢?为了让您在使用时更加简单方便,下面是小编整理的“正余弦定理应用举例导学案及练习题”,仅供参考,欢迎大家阅读。


【学习目标】
1.复习巩固正弦定理、余弦定理.
2.能够用正弦定理、余弦定理解决距离问题.
【学习重难点】
能够用正弦定理、余弦定理解决距离问题.
【复习巩固】(课前完成)
1.正弦定理:在一个三角形中,各边和它所对角的正弦的比相等,即asinA=______=csinC=2R(在△ABC中,a,b,c分别为角A,B,C的对边,R是△ABC的外接圆半径).
2.应用:利用正弦定理可以解决以下两类解三角形问题:
①已知两角与一边,解三角形;
②已知两边与其中一边的对角,解三角形.
做一做:在△ABC中,a=4,b=3,A=30°,则sinB等于()
A.1B.12C.38D.34
2.余弦定理:三角形中任何一边的______等于其他两边的平方的和减去这两边与它们的夹角的余弦的积的____倍.即:在△ABC中,a2=b2+c2-2bccosA,b2=____________,c2=a2+b2-2abcosC.(2)推论:cosA=b2+c2-a22bc,cosB=______________,cosC=a2+b2-c22ab.
应用:利用余弦定理可以解决以下两类解三角形的问题:
①已知三边,解三角形;
②已知两边及其夹角,解三角形.
做一做:在△ABC中,AB=3,BC=13,AC=4,则A=__________.
【典例分析】
题型一测量从一个可到达的点到一个不可到达的点之间的距离问题
例题1:如图,在河岸边有一点A,河对岸有一点B,要测量A,B两点之间的距离,先在岸边取基线AC,测得AC=120m,∠BAC=45°,∠BCA=75°,求A,B两点间的距离.
题型二测量两个不可到达的点之间的距离问题
例题2:如图,隔河看到两个目标A,B,但不能到达,在岸边选取相距3km的C,D两点,并测得∠ACB=75°,∠BCD=45°,∠ADC=30°,∠ADB=45°(A,B,C,D在同一平面内),求两个目标A,B之间的距离.
【课堂达标】
1已知A,B两地相距10km,B,C两地相距20km,且∠ABC=120°,则A,C两地相距()
A.10kmB.C.D.
2设A,B两点在河的两岸,要测量两点之间的距离,测量者在A的同侧,在所在的河岸边选定一点C,测出A,C的距离是100m,∠BAC=60°,∠ACB=30°,则A,B两点的距离为__________m.
3(2011北京朝阳二模)如图,一艘船上午8:00在A处测得灯塔S在它的北偏东30°处,之后它继续沿正北方向匀速航行,上午8:30到达B处,此时又测得灯塔S在它的北偏东75°处,且与它相距nmile,则此船的航行速度是__________nmile/h.

文章来源:http://m.jab88.com/j/27983.html

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