2025年下学期高中数学创新项目设计试卷.docVIP

2025年下学期高中数学创新项目设计试卷

一、函数建模与校园生活实践（40分）

项目背景

随着智慧校园建设的推进，校园资源的优化配置成为学校管理的重要课题。本项目要求以小组为单位（3-5人），通过实地调研建立函数模型，解决校园生活中的实际问题。

任务要求

问题选择

从以下方向中任选一个，或自主提出与校园生活相关的函数应用问题：

教学楼用电量与时间的关系建模

图书馆借阅量与周几/时段的关系分析

操场人流量与温度/天气的相关性研究

校园共享单车使用频率与投放点位置的关系

数据收集

设计数据记录表，明确自变量（如时间、温度）和因变量（如用电量、人流量）的定义及测量单位

连续收集至少7天的原始数据（样本量不少于30组），需注明数据来源（如后勤处、实地计数、图书馆系统）

对异常数据（如停电导致的用电量突降）进行标注说明

模型构建

使用Excel或GeoGebra绘制散点图，根据数据趋势选择合适的函数模型（线性、二次、指数、对数等）

建立函数表达式（如线性回归方程(y=ax+b)），计算拟合度(R^2)值（保留小数点后三位）

解释模型中参数的实际意义（如用电量模型中(a)的单位为“度/小时”）

应用分析

基于模型预测某特定条件下的结果（如预测温度30℃时的操场人流量）

提出1-2条基于模型的校园管理优化建议（如“根据借阅高峰时段调整图书馆开放时间”）

评分标准

维度

具体要求

分值

数据质量

数据完整（无缺漏值）、记录规范（含单位和时间戳）、异常值处理合理

8分

模型选择

散点图绘制规范，函数类型选择与数据趋势匹配，能解释选择依据

10分

参数计算

函数表达式正确，(R^2)值计算准确（(R^2\geq0.7)得基础分，(\geq0.9)加分）

12分

应用价值

预测结果合理，建议具有可操作性（如结合学校实际提出具体措施）

10分

二、立体几何与空间设计（30分）

项目背景

某中学计划新建一个多功能教室，需要设计符合人体工程学的课桌椅摆放方案。本项目要求利用立体几何知识，优化空间利用率并满足教学需求。

任务要求

教室参数

已知教室为长方体结构，长12米，宽8米，高3.5米，门宽1米（位于短边一侧中央），窗户总面积15平方米（分布于两侧长边）。

基础设计

绘制教室俯视图（比例尺1:100），标注门窗位置及尺寸

课桌椅采用标准尺寸：课桌长60cm、宽40cm、高75cm，椅子长40cm、宽35cm。要求桌椅摆放满足：

纵向过道宽度≥60cm（前排桌沿到后排椅背距离）

横向过道宽度≥80cm（两侧靠墙过道≥50cm）

第一排课桌前沿距黑板≥2米

空间优化

设计两种不同的摆放方案（如行列式、小组式），计算每种方案的最大容纳人数

从“视线遮挡”角度分析方案优劣：假设黑板下沿距地面1米，计算最后一排学生看黑板上沿的仰角（精确到1°），要求仰角≤30°

模型验证

用橡皮泥或3D建模软件制作教室模型（比例1:50），拍摄不同角度照片附在报告中

说明如何通过调整桌椅高度或倾斜角度改善视线（需用正切函数计算验证）

评分标准

维度

具体要求

分值

绘图规范

俯视图比例准确，尺寸标注清晰，包含必要图例（门、窗、讲台）

6分

方案可行性

两种方案均满足安全距离要求，容纳人数计算正确（误差≤2人）

8分

几何计算

仰角计算过程完整（需写出(\tan\theta=\frac{对边}{邻边})公式代入过程），结果准确

8分

模型创新性

模型制作精细，能体现空间关系；优化建议具有几何依据（如“倾斜桌面减少遮挡”）

8分

三、概率统计与社会热点分析（30分）

项目背景

近年来，新能源汽车的普及引发了公众对续航里程的关注。某汽车品牌宣称其新款车型在标准工况下的续航里程均值为500公里，方差为100公里2。为验证该宣传的真实性，需通过统计方法进行数据分析。

任务要求

数据获取

从公开渠道收集该车型的实测续航数据（样本量≥20组），数据来源需注明（如汽车论坛、媒体评测报告）

对数据进行预处理：计算样本均值(\bar{x})和方差(s^2)，用Q-Q图检验数据是否符合正态分布

假设检验

建立原假设(H_0:\mu=500)公里和备择假设(H_1:\mu\neq500)公里，选择合适的显著性水平(\alpha)（如0.05）

进行t检验，计算检验统计量(t=\frac{\bar{x}-\mu}{s/\sqrt{n}})和P值，判断是否拒绝原假设

相关性分析

收集对应车辆的充电次数（次/月）数据，绘制续航里程与充电次数的散点图

计算相关系数(r)（保留小数点后三位），判断两者相关性（强/中/弱相关）

报告撰写

用三线表呈现样本统计量（均值、方差、最大值、最小值）

基于检验结果撰写150字的消费者购车建议，需包含统计结论（如“在显著性水平0.05下，未能拒绝续航里程均值为500公里的假设