本题导读
本题考查变化率与导数的几何意义。核心在于数形结合法、斜率比较法的灵活运用。
📌【题干】
Question
(2020年北京卷)15. 为满足人民对美好生活的向往,环保部门要求相关企业加强污水治理。排放未达标的企业要限期整改。设企业的污水排放量 与时间 的关系为 ,用 的大小评价在 这段时间内企业污水治理能力的强弱。已知整改期内,甲、乙两企业的污水排放量与时间的关系如图所示:
给出下列四个结论:
① 在 这段时间内,甲企业的污水治理能力比乙企业强;
② 在 时刻,甲企业的污水治理能力比乙企业强;
③ 在 时刻,甲、乙两企业的污水排放都已达标;
④ 甲企业在 这三段时间中,在 的污水治理能力最强。
其中所有正确结论的序号是 。
🔍【思路分析】
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1. 深刻理解评价指标:
指标 。
- 是图象上点 与 连线的斜率 。
- 因为污水排放量 在减少,所以 。
- 治理能力越强 越大 越小(即连线越“陡”)。
2. 逐项判定:
- 结论 ①(区间比较): 观察 连线的斜率。甲的图象在该段明显比乙下降得更剧烈,斜率更小,故治理能力更强。
- 结论 ②(时刻比较): 时刻的治理能力对应图象在各点切线的斜率。观察 处,甲的切线比乙更陡峭(向下倾斜更厉害),斜率更小,故治理能力更强。
- 结论 ③(达标判定): 图中的虚线应为“污水达标排放量”。在 时刻,甲、乙的图象都在虚线下方,说明均已达标。
- 结论 ④(自身纵向比较): 比较甲在三个区间的割线斜率。显然在 段甲的图象最陡,治理能力最强,而非 。
✅【答案】
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①②③
✍【详细解析】
Abstract
【答案】 ①②③
【解析过程】
定义治理能力 。
- 对于 ①: 连结甲、乙在 对应的点。甲连线的倾斜程度大于乙,即 ,则 。故甲治理能力强。①正确。
- 对于 ②: 时刻的治理能力看切线斜率 。由图可见,甲在 处的切线比乙更陡,,则 。②正确。
- 对于 ③: 观察图象终点。在 时,甲、乙对应的 值均低于达标排放量(图中虚线),故均达标。③正确。
- 对于 ④: 观察甲的图象。在 段图象下行最快,连线斜率最小,其相反数(治理能力)最大。④错误。
故答案为:①②③。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 斜率的相反数: 这是本题唯一的弯绕。通常斜率越大代表增长越快,但本题污水是在“减少”,且治理能力是用斜率的“负数”定义的,所以图象越陡峭,治理能力越强。
- 瞬时与平均: 区间 对应割线,时刻 对应切线。
- 北京卷的社会责任感: 题目背景贴近社会热点(环保),考查学生用数学眼光观察现实世界的能力。
📖【试题探源与推广】
Tip
在物理和经济学中,类似的转化非常多:
- 位移-时间图象: 斜率代表速度。
- 成本-产量图象: 斜率代表边际成本。
- 本题模型: 污水治理能力实际上就是排放量对时间的变化率的绝对值。在整改过程中,如果 (凸函数段),说明治理效率在加速;如果 (凹函数段),说明治理进入平台期,效率在减速。
🔗【关联脉络】
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