函数的拟合 | 实际问题模型化

发布时间 2023-11-15 18:42:46作者: 静雅斋数学

前言

我们认知和解决实际问题常常是通过函数这一抓手来完成的,但是对实际问题而言,一拿到手谁也不知道其对应的函数模型是什么,能知道的往往是一堆元数据,我们的做法是研究数据,对数据进行函数的拟合,看已经学习过的函数中的哪一类的拟合效果最贴近实际问题,从而确定最优的函数解析式。

典例剖析

【人教 \(A\)\(P_{102}\)\(14\) 题】某商场经营一批进价为 \(30\) 元/件的商品,在市场试销中发现,此商品的销售单价 \(x\) (单位: 元) 与日销售量 \(y\) (单位: 件)之间有如下表所示的关系.

\(x\) \(\cdots\) \(30\) \(40\) \(45\) \(50\) \(\cdots\)
\(y\) \(\cdots\) \(60\) \(30\) \(15\) \(0\) \(\cdots\)

(1) 根据表中提供的数据描出实数对 \((x, y)\) 的对应点, 根据画出的点猜想 \(y\)\(x\) 之间的函数关系, 并写出一个函数解析式;

解析: 由题表中所给数据, 在平面直角坐标系中作出 \((30,60)\)\((40,30)\)\((45,15)\)\((50,0)\) 的对应点, 它们近似地分布在一条直线上, 如图所示.

故设 \(y=kx+b(k\neq 0)\), 则 \(\left\{\begin{array}{l}50k+b=0,\\ 45k+b=15,\end{array}\right.\)

解得 \(\left\{\begin{array}{l}k=-3, \\ b=150,\end{array}\right.\)

所以,所求解析式为 \(y=-3x+150\) \(\left(0\leqslant x\leqslant 50\right.\), 且 \(x\in {N}^*)\).

(2). 设经营此商品的日销售利润为 \(P\) (单位: 元), 根据上述关系,写出 \(P\) 关于 \(x\) 的函数解析式,并求销售单价为多少元时, 才能获得最大日销售利润.

解析: 依题意 \(P=y(x-30)\)\(=(-3 x+150)(x-30)\)\(=-3(x-40)^2+300\)

所以, 当 \(x=40\) 时, \(P\) 有最大值 \(300\) .

故销售单价为 \(40\) 元时, 才能获得最大日销售利润.

【人教 \(A\)\(P_{119}\)\(5\) 题】求下列函数可能的一个解析式:

(1). 函数 \(f(x)\) 的数据如下表:

\(x\) \(0\) \(1\) \(2\)
\(f(x)\) \(3.50\) \(4.20\) \(5.04\)

解析:在坐标系中描点如下图所示,观察这些点,分别用以下的函数拟合,

一次函数拟合,设 \(y=f(x)=kx+b\),代入两点坐标\((0,3.5)\)\((2,5.04)\),解得 \(f(x)=0.77x+3.5\);拟合效果最差;

二次函数拟合,设 \(y=g(x)=ax^2+bx+c\),代入三点坐标\((0,3.5)\)\((1,4.2)\)\((2,5.04)\),解得 \(g(x)=0.07x^2+0.63x+3.5\);拟合效果较好;

指数型函数拟合,设 \(y=h(x)=k\cdot a^x\),代入两点坐标\((0,3.5)\)\((1,4.2)\),解得 \(h(x)=3.5\times 1.2^x\);拟合效果较好;