增長(zhǎng)率(下降率)問題先后在中學(xué)統(tǒng)編教材的初中數(shù)學(xué)一元二次方程的應(yīng)用題、利用對(duì)數(shù)進(jìn)行計(jì)算、高中數(shù)學(xué)的指數(shù)和對(duì)數(shù)方程及等比數(shù)列等章節(jié)中反復(fù)出現(xiàn),在五年制高等職業(yè)教育文化基礎(chǔ)課教學(xué)數(shù)學(xué)用書的第一冊(cè)指數(shù)與對(duì)數(shù)、指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)和第二冊(cè)等比數(shù)列中也多次出現(xiàn),且每一次出現(xiàn),都在新的知識(shí)范圍內(nèi)有所深化。增長(zhǎng)率(下降率)問題因其所涉及的知識(shí)前后跨度大,知識(shí)面廣,題型的種類雜,解題的方法多而成為學(xué)生學(xué)習(xí)的一個(gè)難點(diǎn)。但又由于其在科研、生產(chǎn)、生活中的廣泛應(yīng)用,增長(zhǎng)率(下降率)問題在教學(xué)、科研、生產(chǎn)、生活中的重要性是不言而喻的,也因此,增長(zhǎng)率(下降率)問題成為歷年中考、高考的一個(gè)重要考點(diǎn),在近年的公務(wù)員招考中,增長(zhǎng)率(下降率)問題更是成為每年必考題。下面將通過不同類型的例題,讓學(xué)生感悟不同形式題目的不同解法,以提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。
增長(zhǎng)率(下降率)的基本數(shù)學(xué)模型為:若平均增長(zhǎng)率(下降率)為x,增長(zhǎng)(下降)前的量是a,增長(zhǎng)(下降)后的量為增長(zhǎng)(下降)前的量與增長(zhǎng)(下降)量的和(差)。則:
一次增長(zhǎng)(下降)后的量為:a(1±x);
二次增長(zhǎng)(下降)后的量為:a(1±x)2;
……
N次后增長(zhǎng)(下降)的量為:a(1±x)n。
設(shè)N次增長(zhǎng)(下降)后的量是b,則它們的數(shù)量關(guān)系可表示為:
a(1±x)n=b (增長(zhǎng)取“+”,下降取“-”)
一、一元二次方程應(yīng)用中的增長(zhǎng)率(下降率)率的問題
在增長(zhǎng)率(下降率)率問題中,當(dāng)出現(xiàn)二次增長(zhǎng)(下降)的問題,一般可考慮用一元二次方程知識(shí)解題。如何正確分析這類問題中的各種數(shù)量關(guān)系,是解決此類問題的關(guān)鍵,現(xiàn)舉例予以說明。
【例1】 據(jù)報(bào)道,某省農(nóng)作物秸桿的資源巨大,但合理利用量十分有限,2006年的利用率只有30%,大部分秸桿被直接焚燒了,假定每年產(chǎn)出的農(nóng)作物秸桿總量不變,且合理利用量的增長(zhǎng)率相同,要使2008年的利用率提高到60%,求每年的增長(zhǎng)率。
【解析】 由于不知道每年產(chǎn)出的農(nóng)作物秸桿總量,可引入輔助元,設(shè)該省每年產(chǎn)出的農(nóng)作物秸桿總量為a,每年的增長(zhǎng)率為x,則2006年的利用量為30%a,2007年的利用量為30%a+30%ax=30%a(1+x),2008年的利用量為30%a(1+x)+30%a(1+x)x=30%a(1+x)(1+x)=30%a(1+x)2,則有30%a(1+x)2=60%a,即(1+x)2=2,
解得x1≈0.41,x2≈-2.41(不合題意舍去),所以x≈0.41。
答:該省每年秸稈合理利用量的增長(zhǎng)率約為41%。
〖點(diǎn)評(píng)〗 從上面的例子可以看出,增長(zhǎng)率問題變化前后兩個(gè)量之間的關(guān)系為:后來量=原來量×(1+增長(zhǎng)率);當(dāng)兩次增長(zhǎng)率相同時(shí),連續(xù)變化兩次:后來量=原來量×(1+增長(zhǎng)率)2。
【例2】 在國家的宏觀調(diào)控下,某市的商品房成交價(jià)由今年3月份的14000元/m2下降到5月份的12600元/m2。
(1)問4、5兩月平均每月降價(jià)的百分率是多少·(參考數(shù)據(jù): )
(2)如果房?jī)r(jià)繼續(xù)回落,按此降價(jià)的百分率,你預(yù)測(cè)到7月份該市的商品房成交均價(jià)是否會(huì)跌破10000元/m2·請(qǐng)說明理由。
【解析】 (1)如果設(shè)4、5月份每月平均降價(jià)的百分率為x,由降價(jià)后的價(jià)格=降價(jià)前的價(jià)格-降低量,那么可得第一次降價(jià)后的價(jià)格為14000-14000x=14000(1-x)元/m2,第二次降價(jià)后的價(jià)格為14000(1-x)-14000(1-x)x=14000(1-x)(1-x)=14000(1-x)2,則有14000(1-x)2=12600,解得x1=0.05,x2=1.95。
因?yàn)閤=1.95>1,不合題意,舍去,所以x=0.05=5%。
(2)按照每月5%的降低率,由題意,
到7月份的房?jī)r(jià)應(yīng)為12600(1-0.05)2,
計(jì)算可得12600(1-0.05)2=11371.5。
答:(1)4、5兩月平均每月降價(jià)的百分率是5%。
(2)到7月份該市的商品房成交均價(jià)不會(huì)跌破10000元/m2
〖點(diǎn)評(píng)〗 由此可見,降低率問題變化前后兩個(gè)量之間的倍數(shù)關(guān)系為:后來量=原來量×(1-降低率);當(dāng)兩次降低率相同時(shí),連續(xù)變化兩次:后來量=原來量×(1-降低率)2。
二、指數(shù)、對(duì)數(shù)運(yùn)算或指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)應(yīng)用中的增長(zhǎng)率(下降率)問題
在增長(zhǎng)率(下降率)問題中,當(dāng)出現(xiàn)三次以上(含三次)增長(zhǎng)(下降),一般在解題中需要進(jìn)行指數(shù)、對(duì)數(shù)運(yùn)算或運(yùn)用到指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)的知識(shí)。解決此類問題的關(guān)鍵,是正確分析這類問題中的各種數(shù)量關(guān)系,列出方程或函數(shù)式,再利用相關(guān)知識(shí)進(jìn)行計(jì)算。
【例3】 2008年我國人口總數(shù)是13.28億,如果人口的自然年增長(zhǎng)率控制在5‰,問哪一年我國人口總數(shù)將超過15億·
【解析】 設(shè)x年后人口總數(shù)為15億,由題意,得:
13.28×(1+0.005)x=15,
即 (1+0.005)x= 。
兩邊取對(duì)數(shù),得:
xlog1.005=log15-log13.28,
所以x≈24.4。
答:25年后,即2033年我國人口總數(shù)將達(dá)到15億。
〖點(diǎn)評(píng)〗 這是根據(jù)增長(zhǎng)率(下降率)的基本模型,列出方程,再運(yùn)用指數(shù)方程的解法,兩邊取對(duì)數(shù),即可求得結(jié)果。
【例4】 某林場(chǎng)對(duì)其所管理的樹林每10年規(guī)劃一次,或讓其繼續(xù)生長(zhǎng),或砍伐重栽。假設(shè)該種樹木在其生長(zhǎng)的第一、第二、第三和第四個(gè)10年中,平均年生長(zhǎng)率依次為15%、8%、3%、1%。40年后,樹木的生長(zhǎng)極其緩慢,可忽略不計(jì)。試問:怎樣確定砍伐時(shí)間,能使木材的生產(chǎn)量最大·
【解析】 設(shè)新樹苗的木材量為Q,
到第一個(gè)10年后,木材量為:M=Q(1+15%)10≈4.046Q,
到第二個(gè)10年后,重栽過一次的方案的木材量為:
M=2Q(1+15%)10≈8.091Q,
而連續(xù)生長(zhǎng)20年的木材量為:
N=Q(1+15%)10(1+8%)10≈8.734Q,
所以,20年中是連續(xù)生長(zhǎng)的方案較好。
到第三個(gè)10年后,每10年重栽一次的方案的木材量為:
M=3Q(1+15%)10≈12.137Q,
而生長(zhǎng)20年后重栽的方案的木材量為:
N=Q(1+15%)10(1+8%)10+Q(1+15%)10≈12.780Q,
連續(xù)生長(zhǎng)30年的方案的木材量為:
L=Q(1+15%)10(1+8%)10(1+3%)10≈11.738Q,
答:每20年重栽一次的方案,能使木材的生產(chǎn)量最大。
〖點(diǎn)評(píng)〗 此題是一個(gè)開放性問題,需要對(duì)各種方案進(jìn)行討論,相互比較,得出最佳方案。在討論過程中,對(duì)各種方案的木材量的計(jì)算用到了增長(zhǎng)率(下降率)的基本模型和指數(shù)運(yùn)算。
三、等比數(shù)列應(yīng)用中的增長(zhǎng)率(下降率)問題
在增長(zhǎng)率(下降率)問題中,第一次增長(zhǎng)(下降)后的量、第二次增長(zhǎng)(下降)后的量、……、N次后增長(zhǎng)(下降)的量構(gòu)成等比數(shù)列,當(dāng)出現(xiàn)幾次增長(zhǎng)后,求各次量的總和時(shí),一般在解題過程中要用到等比數(shù)列的有關(guān)知識(shí)及求和公式。
【例5】 北京市為成功舉辦2008年奧運(yùn)會(huì),決定從2003年到2007年5年間更新市內(nèi)現(xiàn)有全部出租車,若每年更新的車輛數(shù)比前一年遞增10%,則2003年底更新的車輛數(shù)約為現(xiàn)有總車輛數(shù)的(參考數(shù)據(jù):1.14=1.46,1.15=1.61)( )
A.10% B.16.4% C.16.8% D.20%
【解析】 設(shè)市內(nèi)全部出租車為b,2003年更新的車輛為a,則2004年更新的車輛為a(1+10%),2005年更新的車輛為a(1+10%)2,2006、2007年分別更新的車輛為a(1+10%)3、a(1+10%)4,由題意可知:
a+a(1+10%)+a(1+10%)2+a(1+10%)3+a(1+10%)4=b,
即:a×(1+1.1+1.12+1.13+1.14)=b,解得: ≈0.164,
所以2003年底更新的車輛數(shù)約為現(xiàn)有總車輛數(shù)的16.4%,選B。
〖點(diǎn)評(píng)〗 此題是一個(gè)等比數(shù)列求和問題,利用增長(zhǎng)率(下降率)及等比數(shù)列的有關(guān)知識(shí),列出方程求解。
四、公務(wù)員考試中的增長(zhǎng)率(下降率)問題
由于公務(wù)員考試中題量較大,數(shù)字復(fù)雜,且都為選擇題,因此在解題過程中往往采用近似計(jì)算或其它特殊的方法以提高解題速度。
常用近似公式:(1±x%)n≈1±nx%; (當(dāng)n+x<10時(shí)適用)
;
【例6】 假設(shè)某國外匯匯率以30.5%的平均速度增長(zhǎng),預(yù)計(jì)8年之后的外匯匯率大約為現(xiàn)在的多少倍·( )
A. 3.4 B. 4.5 C. 6.8 D. 8.4
【解析】 (1+30.5%)8=1.3058≈1.38=(1.32)4=1.694≈1.74=2.892
≈2.92=8.41,選擇D。
〖點(diǎn)評(píng)〗 本題速算反復(fù)運(yùn)用了常用平方數(shù),并且中間進(jìn)行了多次近似,這些近似各自只忽略了非常小的量,并且三次近似方向也不相同,因此可以有效的抵消誤差,達(dá)到選項(xiàng)所要求的精度。
年均增長(zhǎng)率:假設(shè)第一年的值為A,第n+1年的值為B,這n年的年平均增長(zhǎng)率為r,則有B=A×(1+r)n,此即年均增長(zhǎng)率的模型。
計(jì)算公式:年均增長(zhǎng)率r= 。
當(dāng)r比較小時(shí)(5%),可近似計(jì)算為r 。
【例7】 設(shè)2005年某市經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率為6%,2006年經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率為10%。則2005、2006年,該市的平均經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率為多少·( )
A.7.0% B.8.0% C.8.3% D.9.0%
【解析】 r≈ = =8%,選擇B。
若已知n年的增長(zhǎng)率分別為r1、r2、……rn,年均增長(zhǎng)率為r,則年均增長(zhǎng)率模型為(1+r)n=(1+r1)(1+r2)……(1+rn)。
計(jì)算公式:年均增長(zhǎng)率r= -1。
當(dāng)r1、r2、……rn接近時(shí),可近似計(jì)算r≈ 。
上述近似計(jì)算大小關(guān)系為r< 。
兩期混合增長(zhǎng)模型。對(duì)某個(gè)量,基期量為A,第一期的增長(zhǎng)率為r1,第二期的增長(zhǎng)率為r2,則從基期到第二期的增長(zhǎng)率為r=r1+r2+r1×r2當(dāng)r1、r2均為正值時(shí),r>r1+r2。
【例8】 2007年第一季度,某市汽車銷量為10000臺(tái),第二季度比第一季度增長(zhǎng)了12%,第三季度比第二季度增長(zhǎng)了17%,則第三季度汽車的銷售量為( )。
A.12900 B.13000 C.13100 D.13200
【解析】 12%+17%+12%×17%≈12%+17%+12%×1/6=31%,10000×(1+31%)=13100,選擇C。
公務(wù)員考試試題中的增長(zhǎng)率(下降率)問題比較復(fù)雜,還涉及到近似計(jì)算、識(shí)圖、經(jīng)濟(jì)知識(shí)、生活常識(shí)等方面的知識(shí)和能力,因篇幅有限,這里不再一一贅述。
總之,要正確解決增長(zhǎng)率(下降率)問題,必須掌握增長(zhǎng)率(下降率)問題的基本模型,分清問題的類型,準(zhǔn)確運(yùn)用所學(xué)知識(shí)來解題。