本题导读

本题考查函数的应用(数学模型)、无理方程的解法。核心在于换元法(整体代换)、构造函数法的灵活运用。

📌【题干】

Question

(1995年全国卷(理)) 某地为促进淡水鱼养殖业的发展,将价格控制在适当范围内,决定对淡水鱼养殖提供政府补贴.设淡水鱼的市场价格为 元/千克,政府补贴为 元/千克.根据市场调查,当 时,淡水鱼的市场日供应量 千克与市场日需求量 千克近似满足关系:,.当 时市场价格称为市场平衡价格.

(1) 将市场平衡价格表示为政府补贴的函数,并求出函数的定义域;

(2) 为使市场平衡价格不高卷每千克 10 元,政府补贴至少为每千克多少元?

🔍【思路分析】

破题导航

第一问求解逻辑:

  • 根据定义,令 ,建立关于 的无理方程:。
  • 观察到式中多次出现 ,可采用换元法,设 。由 可知 。
  • 将原方程化为关于 和 的方程,解出 关于 的表达式。再由于题目要求将平衡价格 表示为 的函数,需反解出 关于 的表达式,进而得到 。
  • 利用 的取值范围 ,结合单调性或不等式性质,求出自变量 的取值范围,即为函数的定义域。

第二问求解逻辑:

  • 题目要求市场平衡价格不高水平 10 元,即 。
  • 结合第一问的换元 ,该条件等价于 。
  • 利用第一问中推导出的 与 的对应关系,结合其在区间上的单调性,求出 的最小值。

✅【答案】

Success

(1) ,

(2) 政府补贴至少为每千克 元

✍【详细解析】

Abstract

(1) 求解市场平衡价格 与政府补贴 的函数关系及定义域:

由题意,市场平衡时 ,即:

两边同时除以 500,得:

为简化计算,令 。 因为 ,所以 。

将 代入①式得:

两边平方得: 因为 ,所以 ,开方取正根:

根据题意,需要将平衡价格 (即 )表示为 的函数,需从上式中解出 。 回到方程: 两边平方展开:

视其为关于 的一元二次方程,利用求根公式: 解得:

因为 且 ,若取负号,则 不合题意,故只能取正号: 因为 ,所以市场平衡价格表示为政府补贴 的函数为:

求函数的定义域: 定义域即为补贴 的取值范围,它由 的范围 决定。 利用②式 ,在 上, 单调递减, 单调递减,故 是关于 的严格单调递减函数。

  • 当 时, 取得最大值:
  • 当 时, 取得最小值: 由于题目要求 ,故最小边界收缩至 。

因此,政府补贴 的取值范围为 。 即所求函数的定义域为 。

(2) 求解使平衡价格不高卷 10 元时的政府补贴最小值:

要求市场平衡价格不高卷每千克 10 元,即: 因为 ,所以等价于:

因为在区间 上, 是关于 的单调递减函数, 所以要满足 ,对应的 值应大于或等于 时的值。

将 代入②式中:

所以,当 时,能确保 从而 。

答: 政府补贴至少为每千克 1 元。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

核心考点:实际应用题的建模、无理方程的双向反解、利用复合函数的单调性确定定义域与最值。 核心方法:“整体换元法”。本题若直接带入 强行全展展开,计算量极高。通过设 ,使无理数内部及外部结构高度归一化,极大降低了求根公式的运算复杂度。 避坑指南:

  • 第一问中求“函数的定义域”极易错填为 或错求为使根号有意义的 。必须牢记:这里的函数是 ,自变量是 ,其定义域受制于实际自变量 的边界范围(),需要通过 的值域逆向转化过来。
  • 在使用求根公式时,忽略 的实际意义会导致无法准确舍弃负根。

📖【试题探源与推广】

Tip

试题探源:本题属于典型的微观经济学“供求平衡模型”的数学简化版本。商品价格由供需曲线的交点()决定,政府补贴 作为外部干预变量,改变了供应曲线的相对位置,是现代高考应用题(如方案决策、最值优化)的开山鼻祖型考题。 结论推广: 若供应曲线为直线 ,需求曲线为半圆弧 ,在平衡状态下,通过引入无量纲元 ,可将供需平衡方程统一归纳为二次型结构: 该推广公式揭示了在政府财政干预(补贴或课税)下,市场自由竞争平衡点的漂移轨迹。在处理同类经济学数学应用大题时,该模型可用于快速验算核心代数式的正确性。

🔗【关联脉络】

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