高考热点问题和解题策略

第三讲第一节应用问题第134页共13页-134-第三讲高考热点问题和解题策略一、应用问题应用问题的“考试要求”是考查考生的应用意识和运用数学知识与方法来分析问题解决问题的能力，这个要求分解为三个要点：1、要求考生关心国家大事，了解信息社会，讲究联系实际，重视数学在生产、生活及科学中的应用，明确“数学有用，要用数学”，并积累处理实际问题的经验。2、考查理解语言的能力，要求考生能够从普通语言中捕捉信息，将普通语言转化为数学语言，以数学语言为工具进行数学思维与交流。3、考查建立数学模型的初步能力，并能运用“考试说明”所规定的数学知识和方法来求解。对应用题，考生的弱点主要表现在将实际问题转化成数学问题的能力上。实际问题转化为数学问题，关键是提高阅读能力即数学审题能力，审出函数、方程、不等式、等式，要求我们读懂材料，辨析文字叙述所反应的实际背景，领悟从背景中概括出来的数学实质，抽象其中的数量关系，将文字语言叙述转译成数学式符号语言，建立对应的数学模型解答。可以说，解答一个应用题重点要过三关：一是事理关，即读懂题意，需要一定的阅读理解能力；二是文理关，即把文字语言转化为数学的符第三讲第一节应用问题第135页共13页-135-号语言；三是数理关，即构建相应的数学模型，构建之后还需要扎实的基础知识和较强的数理能力。求解应用题的一般步骤是（四步法）：1、读题：读懂和深刻理解，译为数学语言，找出主要关系；2、建模：把主要关系近似化、形式化，抽象成数学问题；3、求解：化归为常规问题，选择合适的数学方法求解；4、评价：对结果进行验证或评估，对错误加以调节，最后将结果应用于现实，作出解释或验证。在近几年高考中，经常涉及的数学模型，有以下一些类型：数列模型、函数模型、不等式模型、三角模型、排列组合模型等等。Ⅰ、再性性题组：1.某种细菌在培养过程中，每20分钟分裂一次（一个分裂为两个），经过3小时，这种细菌由1个可繁殖成______。(94年全国高考)A.511个B.512个C.1023个D.1024个2.如图，以墙为一边，用篱笆围成长方形的场地，并用平行于一边的篱笆隔开，已知篱笆的总长为定值L，这块场地的长为_______时，场地面积最大，最大面积是_________。(82年全国高考)第三讲第一节应用问题第136页共13页-136-3.圆柱轴截面的周长L为定值，那么圆柱体积的最大值是_______。(93年全国高考)A.(L6)3πB.19(L2)3πC.(L4)3πD.2(L4)3π4.在半径为30m的圆形广场中央上空，置一个照明光源，射向地面的光呈圆锥形，且其轴截面顶角为120°，若要光源恰好照亮整个广场，则其高度应为_______。(精确到0.1m)(93年全国高考)5.甲、乙、丙、丁四个公司承包8项工程，甲公司承包3项，乙公司承包1项，丙、丁公司各承包2项，共有_______种承包方式。(86年全国高考)【简解】1小题：答案B；2小题：设长x，面积S＝x×lx3≤13(l2)2，答案：长为l2，最大面积l212；3小题：V＝πr2lr42＝πr2(l2－2r)≤π(rrlr223)3，选A；4小题：由30h＝tg60°得h＝103≈17.3；第三讲第一节应用问题第137页共13页-137-5小题：C83C51C42＝1680。Ⅱ、示范性题组：例1．某地现有耕地10000公顷，规划10年后粮食单产比现有增加22％，人均粮食产量比现在提高10％，如果人口年增长率为1％，那么耕地每年至多只能减少多少公顷（精确到1公顷）？（96年全国高考）（粮食单产＝总产量耕地面积；人均粮食产量＝总产量总人口数）【分析】此题以关系国计民生的耕地、人口、粮食为背景，给出两组数据，要求考生从两条线索抽象数列模型，然后进行比较与决策。【解】1.读题：问题涉及耕地面积、粮食单产、人均粮食占有量、总人口数及三个百分率，其中人均粮食占有量P＝粮食单产×耕地面积总人口数，主要关系是：P实际≥P规划。2.建模：设耕地面积平均每年至多减少x公顷，现在粮食单产为a吨／公顷，现在人口数为m，则现在占有量为am×104，10年后粮食单产为a(1＋0.22)，人口数为m(1＋0.01)10，耕地面积为（104－10x）。∴axm(.)()(.)102210101001410≥am×104（1＋0.1）即1.22（104－10x）≥1.1×104×（1＋0.01）10第三讲第一节应用问题第138页共13页-138-3.求解：x≤103－11122..×103×（1＋0.01）10∵（1＋0.01）10＝1＋C101×0.01＋C102×0.012＋C103×0.013＋…≈1.1046∴x≤103－995.9≈4（公顷）4.评价：答案x≤4公顷符合控制耕地减少的国情，又验算无破，故可作答。（答略）【另解】1.读题：粮食总产量＝单产×耕地面积；粮食总占有量＝人均占有量×总人口数；而主要关系是：粮食总产量≥粮食总占有量2.建模：设耕地面积平均每年至多减少x公顷，现在粮食单产为a吨／公顷，现在人口数为m，则现在占有量为am×104，10年后粮食单产为a(1＋0.22)，人口数为m(1＋0.01)10，耕地面积为（104－10x）。∴a(1＋0.22)×(1O4－10x)≥am×104×(1＋0.1)×m(1＋0.01)103.求解：x≤103－11122..×103×（1＋0.01）10∵（1＋0.01）10＝1＋C101×0.01＋C102×0.012＋C103×0.013＋…≈1.1046第三讲第一节应用问题第139页共13页-139-∴x≤103－995.9≈4（公顷）4.评价：答案x≤4公顷符合控制耕地减少的国情，又验算无破，故可作答。（答略）【注】本题主要是抓住各量之间的关系，注重3个百分率。其中耕地面积为等差数列，总人口数为等比数列模型，问题用不等式模型求解。本题两种解法，虽都是建立不等式模型，但建立时所用的意义不同，这要求灵活掌握，还要求对指数函数、不等式、增长率、二项式定理应用于近似计算等知识熟练。此种解法可以解决有关统筹安排、最佳决策、最优化等问题。此种题型属于不等式模型，也可以把它作为数列模型，相比之下，主要求解过程是建立不等式模型后解出不等式。在解答应用问题时，我们强调“评价”这一步不可少！它是解题者的自我调节，比如本题求解过程中若令1.0110≈1,算得结果为x≤98公顷，自然会问：耕地减少这么多，符合国家保持耕地的政策吗？于是进行调控，检查发现是错在1.0110的近似计算上。例2．已知某市1990年底人口为100万，人均住房面积为5m2，如果该市每年人口平均增长率为2％，每年平均新建住房面积为10万m2，试求到2000年底该市人均住房面积（精确到0.01）？（91年上海高考）第三讲第一节应用问题第140页共13页-140-【分析】城市每年人口数成等比数列，每年住房总面积成等比数列，分别写出2000年后的人口数、住房总面积，从而计算人均住房面积。【解】1.读题：主要关系：人均住房面积＝总住房面积总人口数2.建模：2000年底人均住房面积为100105101010100101244410()％3.求解：化简上式＝610210.，∵1.0210＝1＋C101×0.02＋C102×0.022＋C103×0.023＋…≈1.219∴人均住房面积为610210.≈4.924.评价：答案4.92符合城市实际情况，验算正确，所以到2000年底该市人均住房面积为4.92m2。【注】一般地，涉及到利率、产量、降价、繁殖等与增长率有关的实际问题，可通过观察、分析、归纳出数据成等差数列还是等比数列，然后用两个基础数列的知识进行解答。此种题型属于应用问题中的数列模型。例3．甲、乙两地相距S千米，汽车从甲地匀速行驶到乙地，速度不得超过c千米／时，已知汽车每小时的运输成本（以元为单位）由可变第三讲第一节应用问题第141页共13页-141-部分和固定部分组成：可变部分与速度v（千米／时）的平方成正比，比例系数为b；固定部分为a元。①把全程运输成本y（元）表示为速度v（千米／时）的函数，并指出函数的定义域；②为了使全程运输成本最小，汽车应以多大速度行驶？（97年全国高考）【分析】几个变量（运输成本、速度、固定部分）有相互的关联，抽象出其中的函数关系，并求函数的最小值。【解】（读题）由主要关系：运输总成本＝每小时运输成本×时间，（建模）有y＝(a＋bv2)Sv（解题）所以全程运输成本y（元）表示为速度v（千米／时）的函数关系式是：y＝S(av＋bv)，其中函数的定义域是v∈(0,c]。整理函数有y＝S(av＋bv)＝S(v＋abv)，由函数y＝x＋kx(k0)的单调性而得：当abc时，则v＝ab时，y取最小值；第三讲第一节应用问题第142页共13页-142-当ab≥c时，则v＝c时，y取最小值。综上所述，为使全程成本y最小，当abc时，行驶速度应为v＝ab；当ab≥c时，行驶速度应为v＝c。【注】对于实际应用问题，可以通过建立目标函数，然后运用解（证）不等式的方法求出函数的最大值或最小值，其中要特别注意蕴涵的制约关系，如本题中速度v的范围，一旦忽视，将出现解答不完整。此种应用问题既属于函数模型，也可属于不等式模型。例4．如图，假设河的一条岸边为直线MN，AC⊥MN于C，点B、D在MN上，现将货物从A地经陆地AD于水陆BD运往B地，已知AC＝10km，BD＝30km，又陆地单位距离的运价是水陆单位距离运价的2倍，为使运费最少，D点应选在距C点多远处？【分析】设∠ADC＝α后，将AD、BC用α表示，进而将运费表示成α的函数是，再求运费最小值等。【解】设∠ADC＝α，则AD＝10sin，BD＝30－10ctgα，设水路每km的运费为1，则运费y＝(30－10ctgα)＋2×10sinAMCDB第三讲第一节应用问题第143页共13页-143-＝10(3－cossin＋2sin)＝10(3＋2cossin)设t＝2cossin，即t×sinα＋cosα＝2,有t21sin(α＋θ)＝2,∴t21≥2即t≥3。当t＝3时，2－cosα＝3sinα即32sinα＋12cosα＝1,∴sin(α＋30°)＝1,即α＝60°。∴CD＝10ctgα＝1033km综上所述，D点应选在距C点1033km时运费最少。【注】作为工具学科的三角，跨学科的应用是它的特点，不少物理学、工程测量、航海航空等应用题都可以转化为三角函数来解决，或者运用解三角形中的基本知识和手段进行解答，此种题型属于应用问题中的三角模型。在解答应用问题中，最常见的是以上的几种模型，即：函数模型、不等式模型、数列模型、三角模型。此外，其它的几种应用问题模型有：与排列组合有关的应用问题，特征比较明显，属于排列组合模型，解答时一定要分清楚是分类还是分步，是排列还是组合，是否有重复和遗漏；与光学、力学、轨迹等有关方面的应用问题，可通过建立适当的坐标系，第三讲第一节应用问题第144页共13页-144-运用曲线的知识来建立数学模型来解答，且曲线研究主要是二次曲线，所以可称之为二次曲线模型。Ⅲ、巩固性题组：1.某商品降价10％后，欲恢复原价，则应提价为______。A.10％B.9％C.11％D.1119％2.某工厂去年12月的月厂值为a，已知月平均增长率为P，则今年12月厂值比去年同期增加的倍数是______。A.(1＋P)12－1B.(1＋P)12C.(1＋P)11D.12P3.将一半径为R的木球加工成一正方形木块，则木块的最大体积为______。A.8273R3B.893R3C.89R3D.383R34.在北纬45°圈上有甲、乙两地，它们分别在东经50°与140°的圈上，设地球半径为R，则甲、乙两地的球面距离为______。A.12πRB.13πRC.π4RD.22πR5.某种商品分两次提价，有三种提价方案，方案甲是：第一次提价p％，第二次提价q％；方案乙是：第一次提价q％，第二次提价p％；方案