
? 函數(shù)模型的應(yīng)用第二課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)
(一)教學(xué)內(nèi)容
教科書(shū)例5和例6,用函數(shù)建立數(shù)學(xué)模型解決實(shí)際問(wèn)題的基本過(guò)程.
(二)教學(xué)目標(biāo)
1.通過(guò)例題能讓學(xué)生將具體的實(shí)際問(wèn)題化歸為函數(shù)問(wèn)題,并能通過(guò)分析函數(shù)圖象及表格數(shù)據(jù)了解相應(yīng)的對(duì)數(shù)函數(shù)、線性函數(shù)、指數(shù)函數(shù)的變化差異,正確選擇合適的函數(shù)模型解決實(shí)際問(wèn)題,從而發(fā)展學(xué)生數(shù)學(xué)抽象、數(shù)學(xué)建模等素養(yǎng).
2.通過(guò)例題條件出發(fā),能夠根據(jù)“對(duì)數(shù)增長(zhǎng)”“直線上升”“指數(shù)爆炸”的含義,從而發(fā)展學(xué)生數(shù)形結(jié)合地素養(yǎng);
(三)教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)
1.重點(diǎn)
選擇合適的函數(shù)類型構(gòu)建數(shù)學(xué)模型,體會(huì)建立數(shù)學(xué)模型解決實(shí)際問(wèn)題的一般過(guò)程.
2.難點(diǎn)
如何選擇合適的函數(shù)類型建立實(shí)際問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型.
(四) 教學(xué)過(guò)程
我們知道 , 函數(shù)是描述客觀世界變化規(guī)律的數(shù)學(xué)模型 , 不同的變化規(guī)律需要用不同的函數(shù)模型來(lái)刻畫(huà) . 面臨一個(gè)實(shí)際問(wèn)題 , 該如何選擇恰當(dāng)?shù)暮瘮?shù)模型來(lái)刻畫(huà)它呢?看以下問(wèn)題
例5. 假設(shè)你有一筆資金用于投資,現(xiàn)有三種投資方案供你選擇,這三種方案的回報(bào)如下:
方案一:每天回報(bào)40元;
方案二:第一天回報(bào)10元,以后每天比前一天多回報(bào)10元;
方案三:第一天回報(bào)0.4元,以后每天的回報(bào)比前一天翻一番.
請(qǐng)問(wèn),你會(huì)選擇哪種投資方案?
問(wèn)題1:請(qǐng)初步選擇一種你認(rèn)為合適的投資方案.
師生活動(dòng):學(xué)生讀完題后進(jìn)行分析,明白題中給出什么條件,要求什么量。進(jìn)行簡(jiǎn)單的思考后,選擇一個(gè)方案。
設(shè)計(jì)意圖:讓學(xué)生理解題意,能夠?qū)?shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)化為函數(shù)問(wèn)題,并能利用函數(shù)模型解決實(shí)際問(wèn)題,從而發(fā)展學(xué)生數(shù)學(xué)抽象、數(shù)學(xué)建模等素養(yǎng)。
追問(wèn):(1)你能根據(jù)例題提供的三種投資方案的描述,分析出其中的常量、變量及其相互關(guān)系,并建立三種投資方案所對(duì)應(yīng)的函數(shù)模型嗎?
?。?)三個(gè)方案的本質(zhì)是三個(gè)不同的函數(shù)模型,如何選擇一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)比較它們的差異,從而選擇合適的函數(shù)模型?
?。?)根據(jù)例1中的表格提供的數(shù)據(jù),你對(duì)三種投資方案分別表現(xiàn)出的回報(bào)資金的增長(zhǎng)差異有什么認(rèn)識(shí)?
?。?)你能借助計(jì)算工具作出函數(shù)圖象,并根據(jù)圖象描述一下三種方案的特點(diǎn)嗎?
師生活動(dòng):教師可提出進(jìn)一步的問(wèn)題,指導(dǎo)學(xué)生分析其中的數(shù)量關(guān)系,引導(dǎo)學(xué)生正確寫(xiě)出三種投資方案所對(duì)應(yīng)的每天回報(bào)金額關(guān)于天數(shù)的函數(shù)關(guān)系式.再利用表格和圖象比較分析三種函數(shù)模型的增長(zhǎng)情況,作出需要分投資天數(shù)進(jìn)行選擇的初步判斷.學(xué)生通過(guò)教師指導(dǎo),分析出題中的數(shù)量關(guān)系,能寫(xiě)出三種投資方案所對(duì)應(yīng)的每天回報(bào)金額關(guān)于天數(shù)的函數(shù)關(guān)系式.再利用表格和圖象比較分析三種函數(shù)模型的增長(zhǎng)情況,選出最佳方案。
設(shè)計(jì)意圖:例題教學(xué)除了關(guān)注例題本身承載的教學(xué)目的外,還要注意不同層次的學(xué)生在學(xué)習(xí)上的差異,本例設(shè)問(wèn)意在分層次、有針對(duì)性地給出不同的臺(tái)階,做到 “總體引導(dǎo),分層指導(dǎo)”,結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況,利用追問(wèn)逐步深入.追問(wèn)(1)意在指導(dǎo)學(xué)生將實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問(wèn)題;追問(wèn)(2)意在引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)不同函數(shù)的增長(zhǎng)差異選擇合適的函數(shù)模型;追問(wèn)(3)意在引導(dǎo)學(xué)生利用數(shù)表對(duì)三種模型的增長(zhǎng)情況進(jìn)行分析,借助增加量初步發(fā)現(xiàn)當(dāng)自變量變得很大時(shí),指數(shù)函數(shù)比一次函數(shù)增長(zhǎng)得快,一次函數(shù)比對(duì)數(shù)函數(shù)增長(zhǎng)得快,尤其是引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)觀察增加量體會(huì)指數(shù)函數(shù)的增長(zhǎng)速度;追問(wèn)(4)意在借助計(jì)算結(jié)果與圖象直觀理解“對(duì)數(shù)增長(zhǎng)”“直線上升”“指數(shù)爆炸”的實(shí)際含義,并通過(guò)描述三種方案的特點(diǎn),為下一個(gè)問(wèn)題埋下伏筆.
問(wèn)題2:僅僅分析每天的回報(bào)數(shù)就能準(zhǔn)確作出選擇嗎?請(qǐng)結(jié)合教科書(shū)152頁(yè)邊空的問(wèn)題進(jìn)一步思考:關(guān)于三種投資方案的選擇,你應(yīng)當(dāng)如何判斷?
師生活動(dòng):學(xué)生進(jìn)行分析明白每天回報(bào)數(shù)并不能準(zhǔn)確地做出選擇。通過(guò)邊空的問(wèn)題,學(xué)生思考能夠做出判斷。
設(shè)計(jì)意圖:教師引導(dǎo)學(xué)生分析影響方案選擇的因素,使學(xué)生認(rèn)識(shí)到要作出正確選擇,除了考慮每天的收益外,還要考慮一段時(shí)間內(nèi)累計(jì)的回報(bào).讓學(xué)生對(duì)不同類型的函數(shù)增長(zhǎng)總量有更直觀的認(rèn)知.
追問(wèn):教科書(shū)152頁(yè)邊空的問(wèn)題中,是根據(jù)投資天數(shù)作出不同方案的選擇,劃分天數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)是什么?這種劃分正確嗎?
師生活動(dòng):教師可根據(jù)學(xué)生的思考,指出計(jì)算每月回報(bào)的增加量(或增長(zhǎng)率)是對(duì)數(shù)據(jù)的基本處理方法,本例提供的表格和圖象都可以直觀看出三種函數(shù)模型的增長(zhǎng)差異,但要具體到投資的天數(shù),回報(bào)的增加量還不足以作為選擇投資方案的依據(jù),然后利用下述追問(wèn)引導(dǎo)學(xué)生選擇累計(jì)的回報(bào)數(shù)進(jìn)行判斷,作出正確的回答.最后,在問(wèn)題2的基礎(chǔ)上,給出本題的完整解答.
設(shè)計(jì)意圖:教師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生分析影響方案選擇的因素,使學(xué)生認(rèn)識(shí)到要作出正確選擇,除了考慮每天的收益外,還要考慮一段時(shí)間內(nèi)累計(jì)的回報(bào).最后借助計(jì)算工具,得出總收益并作出正確判斷.
解 : 設(shè)第x天所得回報(bào)是y元 , 則方案一可以用函數(shù) y =40(x∈N*) 進(jìn)行描述 ;
方案二可以用函數(shù) y =10x(x∈N*)進(jìn)行描述 ;
方案三可以用函數(shù)y=0.4×2x-1(x∈N*)
進(jìn)行描述 . 三個(gè)模型中 , 第一個(gè)是常數(shù)函數(shù) , 后兩個(gè)都是增函數(shù) .
要對(duì)三個(gè)方案作出選擇 , 就要對(duì)它們的增長(zhǎng)情況進(jìn)行分析 .
我們先用信息技術(shù)計(jì)算一下三種方案所得回報(bào)的增長(zhǎng)情況
三種方案每天回報(bào)表
方案一的函數(shù)是常數(shù)函
數(shù) , 方案二 、 方案三的函數(shù)都是增函數(shù) , 但方案三的函數(shù)與
方案二的函數(shù)的增長(zhǎng)情況很不相同 . 可以看到 , 盡管方案一 、 方案二在第 1 天所得回報(bào)分別是方案三的100倍和25
倍 , 但它們的增長(zhǎng)量固定不變 , 而方案三是 “ 指數(shù)增長(zhǎng) ”,
其 “ 增長(zhǎng)量 ” 是成倍增加的 , 從第7天開(kāi)始 , 方案三比其他兩個(gè)方案增長(zhǎng)得快得多 , 這種增長(zhǎng)速度是方案一 、 方案二所無(wú)法企及的 . 從每天所得回報(bào)看 ,
在第 1~3 天 , 方案一最多 ;
在第 4 天 , 方案一和方案二一樣多 , 方案三最少 ;
在第5~8 天 , 方案二最多 ; 第9天開(kāi)始 , 方案三比其他兩個(gè)方
案所得回報(bào)多得多 , 到第30天 , 所得回報(bào)已超過(guò)2億元 .
下面再看累計(jì)的回報(bào)數(shù) . 通過(guò)信息技術(shù)列表如下
投資1~6天,應(yīng)選擇方案一;
投資7天,應(yīng)選擇方案一或方案二;
投資8~10天,應(yīng)選擇方案二;
投資11天(含11天)以上,應(yīng)選擇方案三。
上述例子只是一種假想情況 , 但從中可以看到 , 不同的函數(shù)增長(zhǎng)模型 , 增長(zhǎng)變化存在很大差異
例6?某公司為了實(shí)現(xiàn)1 000萬(wàn)元利潤(rùn)的目標(biāo),準(zhǔn)備制定一個(gè)激勵(lì)銷售人員的獎(jiǎng)勵(lì)方案:在銷售利潤(rùn)達(dá)到10萬(wàn)元時(shí),按銷售利潤(rùn)進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì),且獎(jiǎng)金y(單位:萬(wàn)元)隨銷售利潤(rùn)x(單位:萬(wàn)元)的增加而增加,但獎(jiǎng)金總數(shù)不超過(guò)5萬(wàn)元,同時(shí)獎(jiǎng)金不超過(guò)利潤(rùn)的25%.三個(gè)獎(jiǎng)勵(lì)模型:y=0.25x,,其中哪個(gè)模型能符合公司的要求?
問(wèn)題1:根據(jù)題目條件,你認(rèn)為應(yīng)該選擇哪個(gè)獎(jiǎng)勵(lì)模型才符合公司的要求?
師生活動(dòng):學(xué)生讀完題后進(jìn)行分析,明白題中給出什么條件,要干什么事情。在給定的三個(gè)函數(shù)模型中進(jìn)行簡(jiǎn)單的思考后,選擇正確模型。
設(shè)計(jì)意圖:讓學(xué)生理解題意,能夠按要求選擇符合題意的模型,并能利用函數(shù)模型解決實(shí)際問(wèn)題,從而發(fā)展學(xué)生數(shù)學(xué)抽象、數(shù)學(xué)建模等素養(yǎng)。
追問(wèn):(1)公司提出的要求與函數(shù)的什么性質(zhì)有關(guān)?這對(duì)選擇函數(shù)模型有什么幫助?
?。?)函數(shù)圖象能直觀反映函數(shù)的性質(zhì)特征,從而可以直觀判斷函數(shù)模型是否符合公司的要求.為此,你能否作出函數(shù)圖象,并通過(guò)觀察作出初步的判斷嗎?
師生活動(dòng):教師可以在學(xué)生思考問(wèn)題1的基礎(chǔ)上,提出追問(wèn)中的問(wèn)題,進(jìn)一步指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合題目條件,分析例題中隱藏的數(shù)量關(guān)系,引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)函數(shù)的圖象與性質(zhì)確定符合公司要求的函數(shù)模型.
設(shè)計(jì)意圖:這里依然關(guān)注教學(xué)的生成,繼續(xù)在總體指導(dǎo)下有針對(duì)性地給出不同臺(tái)階的分層問(wèn)題.追問(wèn)(1)意在引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注實(shí)際問(wèn)題的變化規(guī)律,并建立與函數(shù)性質(zhì)的聯(lián)系,為選擇合適模型做好準(zhǔn)備;追問(wèn)(2)意在引導(dǎo)學(xué)生作出函數(shù)圖象,并結(jié)合函數(shù)性質(zhì)作出初步判斷,從而實(shí)現(xiàn)將實(shí)際問(wèn)題向函數(shù)模型轉(zhuǎn)化.
問(wèn)題2:(1)你是如何判定所選擇的獎(jiǎng)勵(lì)模型是否符合要求?
(2)能否給出本題的解答過(guò)程?
師生活動(dòng):教師在學(xué)生嘗試給出解答的基礎(chǔ)上,通過(guò)問(wèn)題作進(jìn)一步的指導(dǎo),幫助學(xué)生從畫(huà)函數(shù)圖象入手,通過(guò)觀察函數(shù)的圖象,得出初步的判斷,再通過(guò)具體計(jì)算求解得出正確結(jié)果.
設(shè)計(jì)意圖:教師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)際問(wèn)題,并根據(jù)函數(shù)性質(zhì)選擇合適的函數(shù)模型,給出正確解答.(1)意在引導(dǎo)學(xué)生指出判斷依據(jù);(2)意在指導(dǎo)學(xué)生確認(rèn)解題基本思路,從而學(xué)習(xí)運(yùn)用函數(shù)觀點(diǎn)分析問(wèn)題.
解 : 借助信息技術(shù)畫(huà)出函數(shù) y =5 , y=0.25x, y=log7x+1, y=1.002x 的圖象. 觀察圖象發(fā)現(xiàn) , 在區(qū)間 [ 10, 1000] 上 , 模型 y=0.25x, y=1.002x的圖象都有一部分在直線 y =5 的上方 , 只有模型 y=log7x+1的圖象始終在 y=5 的下方 , 這說(shuō)明只有按模型 y=log7x+1進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)時(shí)才符合公司的要求 .
下面通過(guò)計(jì)算確認(rèn)上述判斷 .
先計(jì)算哪個(gè)模型的獎(jiǎng)金總數(shù)不超過(guò) 5 萬(wàn)元 .
對(duì)于模型 y =0.25x, 它在區(qū)間 [ 10,1000 ] 上單調(diào)遞增 ,
而且當(dāng) x =20 時(shí) , y =5 ,
因此 , 當(dāng) x >20 時(shí) , y >5 , 所以該模型不符合要求 ;
對(duì)于模型, y=1.002x , 由函數(shù)圖象 ,
并利用信息技術(shù) , 可知在區(qū)間 (805 ,806 )
內(nèi)有一個(gè)點(diǎn)x0 滿足 1.002x0=5 , 由于它在區(qū)間 [10 ,1000 ] 上單調(diào)遞增 ,
因此當(dāng) x> x0時(shí) , y >5 ,所以該模型也不符合要求 ;
對(duì)于模型 y=log7x+1, 它在區(qū)間 [10 ,1000 ]上單調(diào)遞增 , 而且當(dāng) x=1000 時(shí) ,y=log71000+1≈4.55<5 , 所以它符合獎(jiǎng)金總數(shù)不超過(guò) 5 萬(wàn)元的要求 .
再計(jì)算按模型 y=log7x+1獎(jiǎng)勵(lì)時(shí) , 獎(jiǎng)金是否不超過(guò)利潤(rùn)的25% ,
即當(dāng) x ∈[10 ,1000 ] 時(shí) , 是否有 y ≤0.25x,
即y=log7x+1 ≤0.25x成立 .
令 f(x) = y=log7x+1-0.25x, x ∈ [10 ,1000 ], 利用信息技術(shù)畫(huà)出它的圖象
由圖象可知函數(shù) f(x)在區(qū)間[10 ,1000 ] 上單調(diào)遞減 ,
因此f(x)≤ f(10)≈-0.3167<0 ,
即y=log7x+1<0.25x.所以 , 當(dāng) x ∈ [10 ,1000 ]時(shí) ,
y ≤0.25x, 說(shuō)明按模型y=log7x+1 獎(jiǎng)勵(lì) , 獎(jiǎng)金不會(huì)超過(guò)利潤(rùn)的 25%.綜上所述 , 模型 y=log7x+1確實(shí)能符合公司要求 .
課堂小結(jié)
問(wèn)題:通過(guò)解答以上兩道例題的實(shí)際問(wèn)題,并結(jié)合教科書(shū)中的例3和例4,你能歸納出用建立函數(shù)模型解決實(shí)際問(wèn)題的基本過(guò)程嗎?
設(shè)計(jì)意圖:總結(jié)用建立函數(shù)模型解決實(shí)際問(wèn)題的基本過(guò)程,提升解決實(shí)際問(wèn)題的能力.
五、目標(biāo)檢測(cè)設(shè)計(jì)
課堂檢測(cè)
完成教科書(shū)第154頁(yè)練習(xí)1,2.
師生活動(dòng):教師結(jié)合兩道例題的教學(xué)情況讓學(xué)生進(jìn)行練習(xí),并根據(jù)學(xué)生的解答情況,給出應(yīng)有的指導(dǎo),或提供正確的解答.
設(shè)計(jì)意圖:促進(jìn)學(xué)生進(jìn)一步應(yīng)用函數(shù)解決實(shí)際問(wèn)題,并從中評(píng)價(jià)學(xué)生達(dá)成教學(xué)目標(biāo)的情況.
課后作業(yè)
1.為了能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成預(yù)期的運(yùn)輸量,某運(yùn)輸公司提出了五種運(yùn)輸方案,每種方案的運(yùn)輸量Q與時(shí)間t的關(guān)系如下圖所示.運(yùn)輸效率(單位時(shí)間內(nèi)的運(yùn)輸量)逐步提高的圖象編號(hào)是______________.
?
設(shè)計(jì)意圖:考查在具體背景下,根據(jù)不同函數(shù)模型的增長(zhǎng)特點(diǎn)選擇合適的函數(shù)圖象刻畫(huà)實(shí)際問(wèn)題.
2.某工廠今年前三個(gè)月生產(chǎn)某種產(chǎn)品的產(chǎn)量分別為1萬(wàn)件、1.2萬(wàn)件、1.3萬(wàn)件.現(xiàn)有三種函數(shù)模型用于描述產(chǎn)量y(單位:萬(wàn)件)關(guān)于月份x的關(guān)系:y=ax+b,y=ax2+bx+c,.若4月份的產(chǎn)量為1.37萬(wàn)件,請(qǐng)問(wèn)哪個(gè)函數(shù)更符合實(shí)際?
設(shè)計(jì)意圖:考查根據(jù)題目條件,選擇和求解函數(shù)模型刻畫(huà)實(shí)際問(wèn)題的變化規(guī)律.
3*.設(shè)火箭質(zhì)量是箭體質(zhì)量與燃料質(zhì)量的和,在不考慮空氣阻力的條件下,兩火箭的最大速度之差與這兩火箭質(zhì)量的自然對(duì)數(shù)之差成正比.已知某火箭的箭體質(zhì)量為m kg,當(dāng)燃料質(zhì)量為m kg 時(shí),該火箭的最大速度為2ln2 km/s,當(dāng)燃料質(zhì)量為m(e-1) kg時(shí),該火箭的最大速度為2 km/s.
?。?)寫(xiě)出該火箭最大速度y與燃料質(zhì)量x的函數(shù)關(guān)系式;
?。?)當(dāng)燃料質(zhì)量為多少時(shí),火箭的最大速度可達(dá)12km/s?
設(shè)計(jì)意圖:考查建立函數(shù)模型,并利用所得函數(shù)模型解決實(shí)際問(wèn)題.
(六)教學(xué)反思
這是一份高中數(shù)學(xué)人教A版 (2019)必修 第一冊(cè)4.5.3 函數(shù)模型的應(yīng)用第1課時(shí)教案,共9頁(yè)。教案主要包含了教學(xué)目標(biāo),教學(xué)重難點(diǎn),教學(xué)過(guò)程等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份高中數(shù)學(xué)人教A版 (2019)必修 第一冊(cè)4.5.3 函數(shù)模型的應(yīng)用第2課時(shí)教案,共10頁(yè)。教案主要包含了教學(xué)目標(biāo),教學(xué)重難點(diǎn),教學(xué)過(guò)程等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份【小單元教案】高中數(shù)學(xué)人教A版(2019)必修第一冊(cè)--5.4.3 正弦函數(shù)、余弦函數(shù)的圖象與性質(zhì)的應(yīng)用(課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)),共10頁(yè)。
【小單元教案】高中數(shù)學(xué)人教A版(2019)必修第一冊(cè)--4.5.3 函數(shù)模型的應(yīng)用(第一課時(shí))(課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì))
【小單元教案】高中數(shù)學(xué)人教A版(2019)必修第一冊(cè)--4.4.3 不同函數(shù)增長(zhǎng)的差異(課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì))
高中數(shù)學(xué)人教A版 (2019)必修 第一冊(cè)第三章 函數(shù)概念與性質(zhì)3.4 函數(shù)的應(yīng)用(一)一等獎(jiǎng)教案
【小單元教案】高中數(shù)學(xué)人教A版(2019)必修第一冊(cè)--3.1.1 函數(shù)的概念(課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì))
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