第三屆北京高中數(shù)學(xué)知識應(yīng)用競賽初賽

第三屆北京高中數(shù)學(xué)知識應(yīng)用競賽初賽

試題     　　1.根據(jù)國家版權(quán)局《書籍稿酬暫行規(guī)定》，書籍稿酬由基本稿酬和印數(shù)稿酬組成。 　　基本稿酬的標(biāo)準(zhǔn)為：（1）著作稿酬每千字10至30元，確有學(xué)術(shù)價(jià)值的，可適當(dāng)提高，但每千字不超過40元；（2）詞書稿有兩種計(jì)酬方法：其一是按一般著作稿標(biāo)準(zhǔn)另加15%至20%計(jì)算（詞條書目）；其二是按每千字20元至30元計(jì)算，另增加20%至30%的基本稿酬（百科全書詞條）。 　　印數(shù)稿酬的標(biāo)準(zhǔn)為：（1）一般書籍，印數(shù)在一萬冊以內(nèi)的，以一萬冊計(jì)算付基本稿酬的8%。印數(shù)超過一萬冊的，其超過部分每千冊付基本稿酬的0.8%。（2）確有學(xué)術(shù)價(jià)值而印數(shù)較少的專著，印數(shù)在一萬冊以內(nèi)的，以一萬冊計(jì)算付基本稿酬的30%，印數(shù)超過一萬冊的，計(jì)算方法同（1）。 　　根據(jù)以上內(nèi)容，解答下列問題。 　�。�1） 若印x 千冊，試寫出每千字最高稿酬f(x) 和每千字最低稿酬g(x) 的函數(shù)關(guān)系式； 　�。�2） 若王教授出版了一本25.4萬字的書，印數(shù)1.8萬冊，試計(jì)算他可獲得的最高稿酬和最低稿酬。 　　2． 小童的父親要到美國訪問，受人之托希望多帶點(diǎn)東西。中國民航的《國際旅客須知》中有關(guān)規(guī)定："計(jì)件免費(fèi)行李額"中規(guī)定"適用中美、中加國際航線上的行李運(yùn)輸……。經(jīng)濟(jì)和旅游折扣票價(jià)，免費(fèi)交運(yùn)的行李數(shù)為兩件，每件箱體三邊之和不超過62英寸（158厘米），但兩件之和不得超過107英寸（273厘米），每件最大重量不得超過32公斤。"試問這兩個(gè)箱子的長、寬、高各為多少可達(dá)最大體積？ 　　請到市場上看看，商店出售的行李箱的尺寸與你計(jì)算所得結(jié)果是否近似？為什么？ 　　3． 今年年初由中國建設(shè)銀行北京市分行印發(fā)的《個(gè)人住房貸款簡介》的小冊子中介紹了有關(guān)個(gè)人住房貸款的有關(guān)問題。其中指明貸款額最高為擬購買住房費(fèi)用總額的70%；貸款期限最長為20年。個(gè)人住房貸款利率如附表1所示。借款人在借款期內(nèi)每月以相等的月均還款額償還銀行貸款本金和利息。附表2列出了不同貸款期限下的月均還款額、還款總額和利息負(fù)擔(dān)總和。試給出公式說明附表2中后三列數(shù)是如何算出來的。 　　近年來國務(wù)院批準(zhǔn)，中國人民銀行決定從1999年9月21日起，延長個(gè)人住房貸款期限并降低利率以支持城鎮(zhèn)居民購房。各商業(yè)銀行個(gè)人住房貸款的最長期限由現(xiàn)行的20年延長到30年。每筆貸款年限由商業(yè)銀行依據(jù)借款個(gè)人的年齡、工作年限、還款能力等因素與借款人協(xié)商確定。個(gè)人住房款年利率最高水平降為5.88%。并根據(jù)貸款期限劃分為兩個(gè)檔次：5年以下（含5年）為年利率5.31，5年以上為年利率5.88%。 　　請你根據(jù)新規(guī)定計(jì)算5年期、20年期的月均還款額、還款總額和利息負(fù)擔(dān)總和，并與原附表2中的同期貸款的負(fù)擔(dān)情況比較，住房貸款的負(fù)擔(dān)各降低了多少。 　　 附表1 中國建設(shè)銀行北京分行個(gè)人住房貸款利率表   貸款期 月利率(‰) 年利率（%） 1年（含）以下 5.10 6.12 1 ~ 3（含）年 5.325 6.39 3 ~ 5（含）年 5.55 6.66 5 ~ 10（含）年 6.00 7.20 10 ~ 20（含）年 6.30 7.56 　　 　　 附表2 中國建設(shè)銀行北京分行個(gè)人住房貸款1~20年月均還款金額表 　　　�。ń杩铑~為壹萬元）　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　單位：元 貸款期限（年） 年利率（%） 還款總額 利息負(fù)擔(dān)總和 月均還款額 1 6.12 10612.00 612.00 一次還本付息 ∶ ∶ ∶ ∶ ∶ 5 6.66 11784.60 1784.60 196.41 ∶ ∶ ∶ ∶ ∶ 20 7.56 19423.20 9423.20 80.93   　�。ū颈碜�1998年12月7日起執(zhí)行） 　　4． 某化工廠從今年一月起，若不改善生產(chǎn)環(huán)境，按現(xiàn)狀生產(chǎn)，每月收入為70萬元，同時(shí)將受到環(huán)保部門的處罰，第一個(gè)月罰3萬元，以后逐月遞增2萬元。如果從今年一月起投資500萬元增加回收凈化設(shè)備（改造設(shè)備時(shí)間不計(jì)），一方面可以改善環(huán)境，另一方面也可以大大降低原料成本。據(jù)測算投產(chǎn)后的前5個(gè)月中的累計(jì)凈收入是生產(chǎn)時(shí)間 n（以月為單位）的二次函數(shù)，生產(chǎn)前1、前2、前3個(gè)月的累計(jì)收入分別可達(dá)101萬元、204萬元和309萬元，以后穩(wěn)定在第5個(gè)月的水平。同時(shí)該廠不但不受罰，而且還將得到環(huán)保部門一次性100萬元的獎勵。問經(jīng)過多少個(gè)月，投資開始見效，即投資改造后的純收入多于不改造時(shí)的純收入。 　　5． 據(jù)世界人口組織公布，地球上的人口在公元元年為2.5億，1600年為5億，1830年為10億，1930年為20億，1960年為30億，1974年為40億，1987年為50億，到1999年底，地球上的人口數(shù)達(dá)到了60億。請你根據(jù)20世紀(jì)人口增長規(guī)律推測，到哪年世界人口將達(dá)到100億？到2100年地球上將會有多少人口？ 　　6． 國慶慶典活動的中心廣場有數(shù)萬名學(xué)生手持圓花組成大型圖案方陣，方陣前排距觀禮臺120米，方陣縱列95人，每列長度192米，問第一、二排間距多大能達(dá)到滿意的觀禮效果？ 　　7． 在某1000個(gè)人中有10個(gè)人患有一種病，現(xiàn)要通過驗(yàn)血把這10個(gè)病人查出來，若采用逐個(gè)人化驗(yàn)的方法需化驗(yàn)999次，（這里所需化驗(yàn)次數(shù)是指在最壞情況下化驗(yàn)次數(shù)，如果碰巧，可能首先化驗(yàn)的10個(gè)人全是病人，10次化驗(yàn)就夠了。下面討論的化驗(yàn)次數(shù)均指最壞情況下的化驗(yàn)次數(shù)）。 　　為了減少化驗(yàn)次數(shù)，人們采用分組化驗(yàn)的辦法，即把幾個(gè)人的血樣混在一起，先化驗(yàn)一次，若化驗(yàn)合格，則這幾個(gè)人全部正常，若混合血樣不合格，說明這幾個(gè)人中有病人，再對它們重新化驗(yàn)（逐個(gè)化驗(yàn)，或再分成小組化驗(yàn)）。 　　試給出一種分組化驗(yàn)方法使其化驗(yàn)次數(shù)盡可能地小，不超過100次。 　　 參考解答 1.解　(1) 　　 　　 　　 　　　　 　�。�2）此時(shí)x=18,f(18)=65.472,g(18)=11.44 ，因此此書25.4萬字（254千字），所以最高稿酬為 65.472×254=16629.888≈16629.89（元），最低稿酬為11.44×254=2095.76 （元） 　　2．解 設(shè)長、寬、高分別為a,b,c 顯然a>0,b>0,c>0. 若a+b+c 一定（≤158）, 根據(jù)a+b+c≥ ,當(dāng)且僅當(dāng)a=b=c 時(shí)等號成立，因此箱子為正方體時(shí)體積最大。 　　設(shè)兩個(gè)正方體箱子的邊長分別為a,b,(a>0,b>0). 由條件知 3(a+b)≤273,，為求最大取等號，故得 　　　　　 　　　　　　　a+b=91 　　設(shè) 代入b=91-a ，則 顯然，當(dāng) 時(shí)， 有最小值，且 　　 　　根據(jù)題意及上述，要在 且a+b=91 ，即 ， 的條件下求f(a) 的最大值，而 ,于是得 　　兩個(gè)箱子的邊長分別為　 厘米和　 厘米時(shí)，其體積之和為最大。即為： 　　 　　市場調(diào)查思考： 　�、� 商店出售的箱子三邊長與計(jì)算所得誤差很大，原因： 　�。�1） 正方體箱子不易攜帶。 　�。�2） 正方體箱子容量大，但易超重。 　　② 很多貨運(yùn)箱的形狀與手提行李箱相比，近似于正方體，因?yàn)樨涍\(yùn)箱可更多地考慮其容積問題。 　　3．解 設(shè)貸款額（本金）為A（元），貨款期限為n（月），月利率為 ，月均還款額為B，令 　　　為第k 個(gè)月末還款后的本利金額，則 　　　　 　　　　 　　　　　 　　　　　 　　　　 　　　　　 　　　　　　 根據(jù)題意，當(dāng)k=n 時(shí)， 　　,于是 　　 　　例如貸款期5年時(shí)， 　　由 　　　　元，得 　　 　　還款總額 60B=11784.60，利息負(fù)擔(dān)總額60B-A=1784.60 ，得到附表2上相應(yīng)的值。 　　降低貨款利率后， 　　 　　月均還款 　　 　　總還款 60B=11408.4，總利息60B-A=1408.4 ，與原附表2中的同期貨款的負(fù)提相比，每月少交6.27 元。一共少負(fù)擔(dān)376.2 元。 　　對于n>60（10年），　　　　, 同理可得 　　20年，月均還款69.24,總還款16617.6,總利息6617.6,與原來比，每月省11.69元，共省2805.6元。 　　4．解 設(shè)不改造設(shè)備，按原條件生產(chǎn)，n 個(gè)月累計(jì)收入為a(n)，改造設(shè)備后生產(chǎn)，n個(gè)月累計(jì)收入為b(n)。由已知條件a(n)=70n，且可設(shè)　　于是 　　　　 101=b(1)=a+b+c 　　　　 204=b(2)=4a+2b+c 　　　　 309=b(3)=9a+3b+c 　　解此方程組，得到a=1, b=100, c=0 于是 　　　　 　　　　 　　經(jīng)過簡單計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)，5個(gè)月內(nèi)投資不能見效。這是因?yàn)?/p> 　　　　 b(5)-500+100=125<315=a(5)-[3+5+7+9+11], 　　令 　b(n)-500+100>a(n)-[3n+2n(n-1))/2] ，　　　　(n>5), 　　即　　　　, 　化簡得 　　　　　　 　　當(dāng)時(shí) 　　　　　　 　　當(dāng)時(shí) 　　　　　　 　　所以，經(jīng)過9個(gè)月投資才可見效。 　　5．解 題目中的數(shù)據(jù)均為大致時(shí)間，粗略估計(jì)的量，帶有較多的誤差。因此尋找人口增長規(guī)律時(shí)不需要，也不應(yīng)該過分強(qiáng)調(diào)規(guī)律與數(shù)據(jù)完全吻合。數(shù)據(jù)中20世紀(jì)以前的人口資料更加粗略，況且人口的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確程度主要受到20世紀(jì)人口增長規(guī)律的影響，因而組建預(yù)報(bào)模型時(shí)，不必要考慮20世紀(jì)以前的數(shù)據(jù)資料，在20世紀(jì)人口增長速度是逐漸變快的，因此用直線變化（勻速增長）建模做預(yù)報(bào)是不恰當(dāng)?shù)�；做為人口增長的模型，一般可以使用指數(shù)關(guān)系　　 ，其中N(t) 為t 時(shí)人口數(shù)，a,r 為參數(shù)。 　　將 式取對數(shù)可得 它是關(guān)于t 的線性模型，這里 ln為以e底的對數(shù)。利用1930~1999年的數(shù)據(jù)可以得到lna=-28.33,r=0.0162, 模型為　　　　　　　　　(億)　(1930≤t≤1999) 　　模型的擬合效果為 （人口單位：億） 　　年　代　　1930 　　1960　　1974　　1987　　1999 　　人口數(shù)　　20　　　30　　　40　　　50　　　60 　　擬合數(shù)　　19.49　　31.70　39.78　49.11　56.61 擬合效果較好，可用于預(yù)報(bào)。 　　令N(t)=100 ，可求出t=2030.84 ，故可知如果照此規(guī)律大約在2031年世界人口將達(dá)到100億，而于2100年世界人口將達(dá)到307億。 　　6．解 下面給出一個(gè)簡單的解法，但它是較粗糙的，不過也實(shí)用。 　　所謂滿意，可以認(rèn)為從觀禮位置看到的縱列上每個(gè)花的部分是一樣的。 　　　　 　　設(shè)觀禮者居高a 米，從觀禮位置看到的縱列上每個(gè)花的部分高度為b 米。 　　依題意，每列從第一個(gè)人到最后一個(gè)人（第95人）有94個(gè)間空，列長192米，則每列相鄰二人平均間距約2米。 　　為簡單起見，不妨設(shè)位于192米長的隊(duì)列中點(diǎn)前后的兩人間隔是2米，則 　　　　　　 　　設(shè)第一、二排間距為 x米，則 　　　　　　 　　于是， 　　（米）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　7．解　我們給出如下的方法： 　　從1000人中任取64人，把他們的血樣混合化驗(yàn)（一般地，n 個(gè)人中有k 個(gè)病人，令s 使，則從n 個(gè)人中任取　 個(gè)人一組，當(dāng)n=1000 ，k=10 時(shí)， 　　若這64人混合血樣合格（化驗(yàn)是陰性），則這64個(gè)人正常，可排除，無需再化驗(yàn)，再從剩下未化驗(yàn)的人中任取64個(gè)人，混合血樣化驗(yàn)。 　　若這64人混合血樣不合格（化驗(yàn)呈陽性），說明這64人中有病人。把這64個(gè)人，分為兩組，每組32人。 　　任取一組的混合血化驗(yàn)，即可確定有病人的一組。（即只需化驗(yàn)一次，若化驗(yàn)的這組血樣成陰性，則病人在另一組。若化驗(yàn)的這組血樣成陽性，這組有病人，但此時(shí)，另一組也可能有病人）。作為最壞的可能情形，我們無法保證另一組的32人中沒有病人，故選定有病人的一組后，把另一組人退回到未化驗(yàn)的人群中去。 　　把有病人的這組32人，再分為兩組，每組16人，重復(fù)上述過程。即化驗(yàn)一次，確定有病人的一組，把另一組退回到未化驗(yàn)的人群中。 　　依次下去，直到找到一個(gè)病人為止。至此一共化驗(yàn)了7次。 　　再從未化驗(yàn)的人中任取64人重復(fù)上述過程。 　　總之，對每次64人混合血化驗(yàn)成陽性的，通過7次化驗(yàn)可找到1個(gè)病人，由于共有10個(gè)病人，因此，這樣的情形，化驗(yàn)次數(shù)不超過7×10=70 次。對每次64人混合血化驗(yàn)成陰性的，由于1000=15×64+40 ，化驗(yàn)次數(shù)不超過15次。 　　故總的化驗(yàn)次數(shù)不超過70+15=85次。