在日常生活中,许多实际问题都可以通过数学模型来解决,其中二次函数作为一种重要的数学工具,在处理这些问题时显得尤为有效。本文将结合具体实例,探讨如何利用二次函数解决实际中的优化与规划问题。
假设某企业生产某种商品的成本C(单位:元)与其产量x(单位:件)之间的关系可以用一个二次函数表示为:
\[ C(x) = 2x^2 - 50x + 600 \]
其中,x ≥ 0。同时,该商品的售价P(单位:元/件)与销量y的关系满足:
\[ P(y) = 200 - y \]
并且市场需求限制了销量不得超过150件。
现在需要确定生产多少件商品才能使企业的利润最大化。我们先定义利润函数L(x),它等于总收入减去总成本:
\[ L(x) = x \cdot P(x) - C(x) \]
根据已知条件,将P(x)代入后得到:
\[ L(x) = x(200 - x) - (2x^2 - 50x + 600) \]
化简后得:
\[ L(x) = -3x^2 + 250x - 600 \]
接下来,我们需要找到这个二次函数的最大值。由于二次项系数为负(-3 < 0),因此该抛物线开口向下,存在唯一的最大值点。其顶点横坐标可以通过公式 \(-b / 2a\) 计算得出:
\[ x = -\frac{250}{2(-3)} = \frac{250}{6} \approx 41.67 \]
因为产量必须是整数,所以我们分别计算当x=41和x=42时的利润值:
当x=41时,
\[ L(41) = -3(41)^2 + 250(41) - 600 = 4977 \]
当x=42时,
\[ L(42) = -3(42)^2 + 250(42) - 600 = 4974 \]
比较可知,当生产41件商品时,企业可以获得更高的利润。此时对应的售价为:
\[ P(41) = 200 - 41 = 159 \]
综上所述,为了实现利润最大化,企业应生产41件商品,此时每件商品的价格约为159元,总利润可达4977元。
通过以上分析可以看出,二次函数不仅能够帮助我们建立数学模型,还能提供直观且高效的解决方案。这种思维方式值得我们在学习和工作中广泛推广和运用。