【摘要】在數(shù)學和工程領域,最值問題是一個重要的研究課題.特別是在函數(shù)實際問題中,最值問題的解決對于優(yōu)化系統(tǒng)性能、提高效率以及降低成本等方面具有重要意義.本文探討函數(shù)實際問題中的最值問題,并提供一些有效的解決方法.
【關鍵詞】初中數(shù)學;函數(shù)實際問題;最值問題
最值問題是指在特定條件下,尋求某個變量取值的最大值或最小值的問題.在函數(shù)實際問題中,最值問題通常涉及函數(shù)的最大值、最小值、穩(wěn)定性以及邊界條件等因素.這些因素對于優(yōu)化系統(tǒng)性能、控制誤差以及提高效率等方面具有重要影響.
1 函數(shù)最值在幾何問題中的應用
例1 如圖1,在△ABC中,∠BAC=120°,AB+AC=4,將△ABC繞點C順時針旋轉120°得到△DEC,則AD2的取值范圍是( )
(A)0<AD2<16. (B)12≤AD2<48.
(C)12≤AD2<16. (D)16<AD2<48.
解析 連接AE,如圖2,
由旋轉的性質可知△ABC≌△EDC,
所以AC=CE,AB=DE,
因為∠ACE=120°,
所以∠AED=120°-12(180°-∠ACE)=90°,
因為AB+AC=4,
所以設AB=DE=x,AC=CE=4-x,
作CF⊥AE,則AF=EF,
所以CF=124-x,
所以AF=4-x2-124-x2=
324-x,
所以AE=34-x,
因為AD2=AE2+DE2,
所以AD2=34-x2+x2=4x-32+12≥12,
因為0<x<4,
所以12≤AD2<16.
故選(C).
點評 本題主要考查全等三角形的性質、函數(shù)思想求最值問題等.正確作出輔助線,設AB=DE=x,根據(jù)幾何關系找到AD2關于x的函數(shù)關系,根據(jù)配方法即可求得其最值.
2 函數(shù)最值在生活中的應用
例2 某單位打算在A,B兩家電視臺打廣告,因單位經(jīng)費限制(不超過9萬元),廣告總時間要控制在5小時之內.A,B兩家電視臺給該單位的廣告定價分別為500元/分鐘、200元/分鐘,對應的收益分別為3000元/分鐘、2000元/分鐘.問:該單位怎樣分配廣告時間,才能使收益最大化?并求出最大收益.
解析 設A,B兩家電視臺廣告時間分別為x分鐘、y分鐘,帶來的總收益為z元,
則x+y≤300500x+200y≤90000x≥0,y≥0,
即x+y≤3005x+2y≤900x≥0,y≥0,
目標函數(shù)z=3000x+2000y,
作出二元一次不等
式組所表示的平面
區(qū)域,即陰影部分
,如圖3所示.作直線l:3000x+2000y=0,并平移,當l過點M時z取最大值,
聯(lián)立x+y=3005x+2y=900,
得x=100y=200,
所以點M的坐標為(100,200)
所以z=3000x+2000y=700000 (元).
點評 本題考查了運用圖解法處理線性規(guī)劃問題,解題的突破口是已知條件,找出題目中隱含的約束條件,確定目標函數(shù).通過將題中的量分類,理順思路,然后列出相關不等式組尋求其約束條件,并就題中所述找出目標函數(shù)關系式,然后將可行域各角點的值一一代入,最后比較,即可得到目標函數(shù)的最優(yōu)解.
3 函數(shù)最值在解決線段長度問題中的應用
例3 已知拋物線C1:y=-x2-3x+4和拋物線c2:y=x2-3x-4交于A,B兩點,在點A與點B之間存在兩點P,Q,且P在C1上,Q在C2上.已知坐標系中兩點Ax1,y1,Bx2,y2間的距離可用公式AB=x1-x22+y1-y22求出.
(1)求線段AB的長;
(2)若PQ∥y軸,求PQ長度的最大值.
解析 (1)聯(lián)立兩方程y=-x2-3x+4y=x2-3x-4,
解得x1=-2,y1=6,x2=2,y2=-6,
所以AB=(2+2)2+(6+6)2=410.
(2)如圖4,若PQ∥y軸,
設Pt,-t2-3t+4,Qt,t2-3t-4(-2<t<2),
可得PQ=2(4-t2)≤8,
當t=0時,等號成立.
所以PQ的最大值為8.
點評 本題給出了兩點Ax1,y1,Bx2,y2之間的距離公式:AB=x1-x22+y1-y22,根據(jù)這個公式可找到解題的突破口(求點的坐標).
4 結語
綜上所述,函數(shù)實際問題中的最值問題是一個重要而復雜的研究課題.通過對影響因素的分析和解決方法的研究,可以更好地解決實際問題,提高效率,降低成本.通過對實際應用案例的分析,可以更好地了解最值問題在實際情況中的應用效果,為實際問題的解決提供參考.
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