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数 学 建 模 教学

 

应用题通常是指有实际背景的或具有实际意义的数学问题。

解应用题就是在阅读材料,理解题意的基础上,把实际问题抽象转化为数学问题,然后再用相应的数学知识去解决。基本程序如下:

 

解题步骤如下:

1、阅读、审题:

要做到简缩问题,删掉次要语句,深入理解关键字句;为便于数据处理,最好运用表格(或图形)处理数据,便于寻找数量关系。

2、建模:

将问题简单化、符号化,尽量借鉴标准形式,建立数学关系式。

3、合理求解纯数学问题

4、解释并回答实际问题

中学阶段主要求解下面两类应用题:

一、建立函数、方程模型

现实世界中普遍存在的所谓“最优化”问题,如成本最低,利润、产出最大,效益最好等问题,常常可以归结为函数的最值问题,通过建立目标函数,确定变量限制条件,运用数学知识和方法去解决。

现实生活中广泛存在若干个量之间的相等或不等关系,如投资决策,人口控制,资源保护,生产规划,商品销售,交通运输等问题中涉及的有关量之间的求解问题,常归结为解方程或解不等式,可以通过建立方程或不等式模型解决。

1、某商场购进一批单价为6元的日用品,销售一段时间后,为了获得更多利润,商场决定提高销售价格。经试验发现,若按每件20元的价格销售时,每月能卖360件,若按25元的价格销售时,每月能卖210件,假定每月销售件数(件)是价格(元/件)的一次函数。

(1)试求之间的关系式。

(2)在商品不积压,且不考虑其它因素的条件下,问销售价格定为多少时,才能使每月获得最大利润?每月的最大利润是多少?

2、某厂生产一种机器的固定成本(即固定投入)为0.5万元,但每生产100台,需要增加可变成本(即另增加投入)0.2万元.市场对此产品的年需求量为500台,销售的收入函数为R(万元)(0≤≤5),其中是产品售出的数量(单位:百台)。

(1)把利润表示为年产量的函数;

(2)年产量是多少时,工厂所得利润最大。

(3)年产量是多少时,工厂不亏本?

3、某工厂有容量为300吨的水塔一个,每天从早上6时起到晚上10时止供应该厂生活和生产用水。已知该厂生活用水为每小时10吨,工业用水量W(吨)与时间t(单位:小时。且定义早上6时t=0)的函数关系为,水塔的进水量有10级,第一级每小时进水10吨,以后每提高一级,每小时的进水量增加10吨,若某天水塔原有水100吨,在供水同时打开进水管,问进水量选择第几级,既能保证该厂用水(水塔中水不空)又不会使水溢出。

4、某种病菌,在30分钟内繁殖为原来的2倍,且知病菌的繁殖规律为,其中k为常数,t表示时间(单位:小时),表示病菌个数。求常数k,并求出经过5小时1个病菌能繁殖为多少个病菌?

5、下表给出三种食物的维生素含量及成本:

 

 

维生素A(单位/kg)

300

500

300

维生素B(单位/kg)

700

100

300

成本(元/kg)

5

4

3

某厂欲将这三种食物混合成100kg的混合食品,所用食物的重量分别为(kg)。

(1)试以表示混合食品的成本P;

(2)若混合食品至少需含35000单位的维生素A及40000单位的维生素B,求证:

(3)在(2)的要求下,取什么值时,成本P最少?

6、现有三种合金: 合金A含45%的锡与55%的铅, 合金B含10%的铋、40%的锡与50%的铅,合金C含30%的铋与70%的铅。用它们制造含15%的铋的新合金,求新合金中铅的百分含量的最大值与最小值。

7、某座水库,设计最大库容量是26.2万方,库区的森林复盖率为60%,除林地外其余为裸露地。林地和裸露地分别有10%和85%的雨水变成地表水流入水库,预测连续降雨,且单位面积降雨相同,库区在天内降雨的总水量(单位万方)与天数之间的关系是:。水库原有水量20万方,在降雨的第2天就开闸池,每天泄洪量为0.2万方。问连续几天降雨后,该水库会发生险情?(水库水量超过设计最大库容量就有危险)

8、某公司准备投入适当的广告费促销,在一年内,预计年销量Q(万件)与广告费(万元)之间的函数关系式是。已知生产此产品的年固定投入为3万元,每生产1万件此产品仍需投入32万元,若每件售价是“年平均每件成本的150%”与“年平均每件所占广告费的50%”之和。当年产销量相等。

①试将年利润(万元)表示为年广告费万元的函数,并判断当年广告费投入100万元时,该公司是亏损还是盈利?

②当年广告费投入多少万元时,公司年利润最大?

9、某轮船公司争取一个相距1000公里的甲、乙两地的客运航线权,已知轮船的平均载客人数为400人,轮船每小时使用的燃料费用和轮船的航行速度的立方成正比,轮船的最大速度为25公里/小时,当船速为10公里/小时,它的燃料费用是每小时30元,其余费用(不论速度如何)都是每小时480元,,若公司打算从每个乘客身上获得利润10元,试为该公司设计一种较为合理的船票价格。

10、在交通拥挤及事故多发地段,为了确保交通安全,规定在此地段内,车距d是车速v(千米/小时)的平方与车身长(s米)的积的正比例函数,且最小车距不得小于车身长的一半,现假定车速为50千米/小时,车距恰为车身长。

(1)试写出d 关于v的函数关系式(其中s 是常数)

(2)问应规定怎样的车速,才能使此地段的车流量最大。

11、在我国西部某一地区,有四个农庄A、B、C、D恰好座落在边长为2公里的正方形顶点上,为发展经济,政府决定建立一个使得任何两个农庄都有通道的道路网。道路网有一条中心道及四条支道组成,要求四条支道的长度相等。(如图)

(1)若道路网总长不超过5.5公里,试求中心道长的取值范围;

       

(2)问中心道长为何值时,道路网总长最短。

 

12、两个生物制药厂A与B座落于通江运河河岸的同一侧,工厂A和B距离河岸分别为4千米和2千米,两个工厂的距离为6千米。现要在运河的工厂一侧选一点C,在C处拟设立一个货物中转站,并建造直线输送带分别到两个工厂和河岸,使直线输送带的总长最小。

(1)如果要求货物传输中转站C距离河岸千米(为一个给定的数,),求C点设在何处时,直线输送带总长S最小,并给出S关于的表达式;

(2)在的范围内,取何值时直线输送带总长最小,并求其最小值。

   

 

 

 

 

 

 

13.(如图),某校把一块边长为2a的等边△ABC的边角地辟为生物园,图中DE把生物园分成面积相等的两部分,D在AB上,E在AC上。

(1)设AD=,ED= ,求用表示的函数关系式。

(2)DE是灌溉水管的位置,为了省钱希望它最短,DE的位置应在哪里?如果DE是参观线路,希望它最长,DE的位置又在哪里?请给予证明。

 

14、某车间生产某产品,固定成本2万元,每生产1件产品成本增加100元,根据经验,当年产量少于400件时,总收益R(成本+利润)是年产量(单位:件)的二次函数;当年产量不少于400件时,R 是的一次函数。以下是年产量与总收益R的一些数据。试问,每年生产多少件产品时,总利润最大?最大总利润是多少?

 

(件)

50

200

350

500

650

R(元)

23750

80000

113750

125000

132500

 

二、建立数列模型

现实世界的经济活动中,诸如增长率、降低率、复利、分期付款等与年分有关的实际问题以及资源利用、环境保护等社会生活的热点问题常常归结为数列问题。

1、某企业年初投入资金1000万元,经过生产和经营每年资金增长率为50%,但到每年年底要扣除消费基金万元,再将余下的资金投入再生产和经营。为实现经过5年并扣除当年的消费基金后资金总额为2000万元的目标,问每年扣除的消费基金是多少万元(精确到万元)?

2、在4月份,有一新款服装投入某商场销售,4月1日该款服装仅销售出10件,第二天售出35件,第四天销售60件,尔后,每天售出的件数分别递增25件,直到日销售量达到最大后,每天销售的件数分别递减15件,到月底该服装共销售出4335件。

    1. (1)问4月几号该款服装销售件数最多?其最大值是多少?

(2)按规律,当该商场销售此服装超过2000件时,社会上就流行,而日销售量连续下降,并低于150件时,则流行消失,问该款服装在社会上流行是否超过10天?说明理由。

3、某地区有荒山2200亩,从1995年开始每年春季在荒山植树造林,第一年植树100亩,以后每年比上一年多植树50亩。

(1)若所植树全部成活,则哪一年可将荒山全部绿化?

(2)若每亩所植树苗、木材量为2立方米,每年树木木材量的自然增长率为20%,那么求在全部绿化后的那一年的木材总量S(精确到1立方米,已知

4、某单位用分期付款的方式为职工购买40套住房,共需1150万元,购买当天先付150万元,以后每月这一天都交付50万元,并加付欠款利息,月利率为1%。若交付150万元后的第一个月开始算分期付款的第一个月,问分期付款的第10个月应付多少钱?全部货款付清后,买这40套住房实际花了多少钱?

5、某县位于沙漠边缘,当地居民与风沙进行着艰苦的斗争,到2000年底全县的绿地面积已占全县面积的30%。从2001年起,县政府决定加大植树造林、开辟绿地的力度,则每年有16%的原沙漠变成绿地,但同时,原有绿地的4%又被侵蚀,变成了沙漠。

(1)设全县面积为1,记2000年底的绿地面积为,经过年后的绿地面积为,试用表示

(2)在这种政策下,全县绿地面积能超过80%吗?

(3)问至少在多少年底,该县绿地面积超过全县面积的60%?

6、某地区1999年底现有居民住房的总面积为(平方米),其中危房占,新型单元房占,该地区政府为发加快住房建设,从2000年起计划在5年内将危房拆除(每年拆除相同的数量),并同时在现有新型单元房面积的基础上以21%的年增长率建造新型房,若用(平方米)表示第年(2000年为第一年)底该地区的居民住房总面积。

(1)分别写出的表达式

(2)危旧住房拆除后,到少还要再经过多少年,才能使该地区居民住房总面积从2000年起的年平均增长率超过10%(精确到年,已知lg2=0.3010,lg11=1.041)

7、资料表明,目前世界的城市垃圾年增长率不低于3%,有些国家高达10%,近10年来我国城市垃圾的年增长率为9%,到1999年底堆存垃圾已达60亿吨,侵占了约5亿平方米的土地,目前我国还以年产1亿吨的速度产生新的垃圾,垃圾的资源化和回收利用,已是刻不容缓!

(1)问10年前我国城市垃圾有多少吨?

(2)如果从2000年起,每年处理上年堆存垃圾的10%,到2005年底,我国城市垃圾约有多少吨?可节约土地多少平方米?

8、某鱼塘养鱼,由于改进了饲养技术,预计第一年的增长率为200%,以后每年的增长率是前一年的一半,设原来的产量为

(1)写出改进饲养技术后的第一年、第二年、第三年的产量,并写出第年与第 的产量之间的关系。

(2)由于存在池塘老化及环境污染因素,估计每年损失年产量的10%。照这样下去,以后每年的产量是否始终是逐年提高的?若是请给出证明;若不是,请说明从第几年起,产量将不如上年?(参考数据:lg2=0.3010,lg3=0.4771

9、学校餐厅每天供应1000名学生用餐,每星期一有A,B两样菜供选择。调查表明:凡在星期一选A菜的,下星期一有20%改选B菜;而选B菜的,下星期一有30%改选A菜,若用分别表示第个星期一选A,B菜的人数,问是否存在常数,使为等比数列。