师:同学们,大家好。今天我们一起来探究沪科版第21章第六节综合与实践——获取最大利润。之前我们系统研究了二次函数,都学了哪些内容呢?
生:我们研究了它的定义,形如y = ax2 + bx + c(a、b、c是常数,a ≠ 0)的函数叫做二次函数。通过配方得到了顶点式y = a(x + $\frac{b}{2a}$)2 + $\frac{4ac - b2}{4a}$ ,还研究了它的图像与性质。它的图像是抛物线,我们从抛物线形状研究了开口方向、顶点坐标、对称轴、增减性、最大值和最小值。
师:没错,接着我们还研究了二次函数的应用,探究了它与一元二次方程的关系,用它求一元二次方程的近似解,还利用它解决不等关系,用二次函数研究生活中的面积、拱桥、行程等问题,建立函数模型解决实际问题。其实日常生活中还有很多与数学知识有关的实际问题,比如商品买卖过程中,利润是商家关注的重点,如何获取最大利润,就是我们这节课要研究的主要问题。王明计划开一间奶茶店,每月需支付房租2000元,水电费200元。已知每生产一杯奶茶成本为3元。设本月生产t杯奶茶的总成本为c(单位:元),则c为多少呢?同学们可以先按下暂停键独立思考。
生:(思考后)
师:下面我们一起来分析。此题固定成本为2000 + 200 = 2200元,每生产一杯奶茶成本为3元,t杯奶茶成本就是3t元,所以总成本c = 3t + 2200。像这样的销售问题,要确定利润,还需知道销售单价和销售量。下面看这一题,当一个工厂决定是否生产某产品时,往往向市场分析专家咨询产品销路。一种产品的销售量通常与销售单价有关,单价上涨,销售量下降。假设某市场专家提供了下列数据,请看表格:销售单价x(单位:元),年销售量t(单位:件)。当单价为50元时,销售量t = 5000;单价是100元时,销售量是4000;单价是150元时,销售量是3000;单价是300元时,销售量是0。通过表格可以发现,这是一个变化过程,有两个变量,给定一个销售单价x的值,就唯一确定一个年销售量t的值。那么年销售量t与销售单价x之间存在什么函数关系呢?为更形象地判断,我们通过描点画出函数图像。首先,在平面直角坐标系中描出表格里各组数据对应的点,分别是(50, 5000)、(100, 4000)、(150, 3000)、(300, 0)。
生:(描点)
师:接着我们连线,大家请看,此时发现图像是一条直线,那说明这个函数是什么函数呢?
生:应该是一次函数。
师:对,那如何求这个函数表达式呢?
生:可以用待定系数法。
师:没错,我们任取两点,比如(50, 5000)、(300, 0) 。首先设t = kx + b(k ≠ 0),将(50, 5000)、(300, 0)代入函数表达式,得$\begin{cases}50k + b = 5000 \ 300k + b = 0\end{cases}$,通过加减消元法可求出k = -20,b = 6000,所以这个函数表达式为t = -20x + 6000。根据实际问题,这里x的取值范围是什么呢?
生:x大于0,小于300。
师:好,接下来看第三问,设生产t件该产品的成本为c = 50t + 1000 。问当销售单价x和年销售量t各为多少时,年利润p最大呢?同学们先按下暂停键独立思考。要求利润最大,首先要知道利润如何表示。
生:利润等于销售额减成本。
师:对,那这个问题中销售额怎么表示呢?
生:销售额是销售单价乘以销售量,即tx。
师:所以年利润p = tx - c 。这里的t和c可以换掉,p = (-20x + 6000)x - (50t + 1000) = -20x2 + 6000x - 50t - 1000 ,表达式中还有t 。要刻画销售利润和销售单价的函数关系,还得把t换掉,p = -20x2 + 6000x - 50(-20x + 6000) - 1000 ,接着去括号得p = -20x2 + 6000x + 1000x - 300000 - 1000 ,合并同类项得p = -20x2 + 7000x - 301000 。此时要确定函数最大值,我们可以对函数配方找顶点坐标,也可以直接用顶点坐标公式。因为 -20 < 0 ,由公式可得,当x = -$\frac{b}{2a}$ ,即x = -$\frac{7000}{2×(-20)}$ = 175 。此时x = 175也在取值范围内,所以当x = 175时,利润p最大。那么此时t = -20x + 6000 = -20×175 + 6000 = 2500 。所以当销售单价定为175元,年销售量定为2500件时,年利润最大。现在回顾这个问题,要求利润最大值,我们要建立两个变量之间的函数模型,建立模型需要哪些步骤呢?
生:首先建立平面直角坐标系,列表描点画函数图像;然后根据函数图像确定函数表达式,比如图像是直线就是一次函数,是抛物线就是二次函数等;最后应用函数模型求最大值解决实际问题。还要注意自变量取值范围,判断顶点是否在实际问题取值范围内。
师:不过这道题表格里的数据是理论值,实际中因统计等情况会产生数据误差,有些数据只能近似取值。比如下面这个问题,设生产t件某商品的成本(单位:元)可近似表示为c = 5t + 200 。制造商为获最大利润进行市场调查,得到该产品销售单价x和年销售量t之间一组数据:销售单价x取10元时,年销售量t为90件;x取20元时,t为70件;x取30元时,t为50件;x取40元时,t为31件;x取50元时,t为9件。根据前面经验,这题首先要根据列表描点画函数图像确定函数类型。描点要描(10, 90)、(20, 70)、(30, 50)、(40, 31)、(50, 9) 。
