12生活中的優化問題舉例學案

2023-01-06 00:33:08 字數 1770 閱讀 4046

學習目標:

1.進一步理解導數的概念,會利用導數概念形成過程中的基本思想分析一些實際問題,並建立它們的導數模型;

2.掌握用導數解決實際中簡單的最優化問題,構建函式模型,求函式的最值.

學習重點難點:用導數解決實際中簡單的最優化問題,構建函式模型,求函式的最值

學習過程 :

解決實際應用問題關鍵在於建立數學模型和目標函式. 把「問題情景」譯為數學語言,找出問題的主要關係,並把問題的主要關係近似化,形式化,抽象成數學問題,再化為常規問題,選擇合適的數學方法求解.

根據題設條件作出圖形,分析各已知條件之間的關係,借助圖形的特徵,合理選擇這些條件間的****,適當選定變化區間,構造相應的函式關係,是這部分的主要技巧.

生活中經常遇到求利潤最大、用料最省、效率最高等問題,這些問題通常稱為優化問題.通過前面的學習,我們知道,導數是求函式最大(小)值的強有力工具.這一節,我們利用導數,解決一些生活中的優化問題。

題型一:面積、容積最大值、最小值問題

課本p101 例1

課堂筆記

【課堂演練】

1.在邊長為60 cm的正方形鐵片的四角切去邊長都為的小正方形,再把它的邊沿虛線折起(如圖),做成乙個無蓋的方底箱子,箱底的邊長是多少時,箱底的容積最大?最大容積是多少?

2.當圓柱形金屬飲料罐的表面積為定值100時,它的高與底面半徑應怎樣選取,才能使所用材料最省?

2.某種圓柱形的飲料罐的容積一定時,如何確定它的高與底半徑,使得所用材料最省?

【總結反思】

2..利用導數解決優化問題的基本思路:

【課後作業】課本習題a1

1. 要做乙個圓錐形漏斗,其母線長為,要使其體積最大,則其高應為( )

a. b. c. d.

2. 若一球的半徑為,則內接球的圓柱的側面積最大為( )

a. bcd.

3.以長為10的線段ab為直徑作半圓,求它的內接矩形面積的最大值

在邊長為60 cm的正方形鐵片的四角切去相等的正方形,再把它的邊沿虛線折起(如圖),做成乙個無蓋的方底箱子,箱底的邊長是多少時,箱底的容積最大?最大容積是多少?

解法一:設箱底邊長為xcm,則箱高cm,得箱子容積

.令=0,解得 x=0(捨去),x=40,

並求得v(40)=16 000

由題意可知,當x過小(接近0)或過大(接近60)時,箱子容積很小,因此,16 000是最大值

答:當x=40cm時,箱子容積最大,最大容積是16 000cm3

解法二:設箱高為xcm,則箱底長為(60-2x)cm,則得箱子容積

.(後面同解法一,略)

由題意可知,當x過小或過大時箱子容積很小,所以最大值出現在極值點處.

事實上,可導函式、在各自的定義域中都只有乙個極值點,從圖象角度理解即只有乙個波峰,是單峰的,因而這個極值點就是最值點,不必考慮端點的函式值

例6.圓柱形金屬飲料罐的容積一定時,它的高與底與半徑應怎樣選取,才能使所用的材料最省?

解:設圓柱的高為h,底半徑為r,則表面積

s=2πrh+2πr2

由v=πr2h,得,則

s(r)= 2πr+ 2πr2=+2πr2

令 +4πr=0

解得,r=,從而h====2

即h=2r

因為s(r)只有乙個極值,所以它是最小值

答:當罐的高與底直徑相等時,所用材料最省

變式:當圓柱形金屬飲料罐的表面積為定值100時,它的高與底面半徑應怎樣選取,才能使所用材料最省?

提示:s=2+h=

v(r)= r=

)=0 .

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