- 指数函数的实际应用
- 共1991题
某厂在一个空间容积为2000m3的密封车间内生产某种化学药品.开始生产后,每满60分钟会一次性释放出有害气体am3,并迅速扩散到空气中.每次释放有害气体后,车间内的净化设备随即自动工作20分钟,将有害气体的含量降至该车间内原有有害气体含量的r%,然后停止工作,待下一次有害气体释放后再继续工作.安全生产条例规定:只有当车间内的有害气体总量不超过1.25am3时才能正常进行生产.
(Ⅰ)当r=20时,该车间能否连续正常生产6.5小时?请说明理由;
(Ⅱ)能否找到一个大于20的数据r,使该车间能连续正常生产6.5小时?请说明理由.
正确答案
(Ⅰ)∵第一次释放有害气体am3,
∴第二次释放有害气体后(净化之前),车间内共有有害气体(a+ar%)m3,第三次释放有害气体后(净化之前),车间内共有有害气体[a+(a+ar%)r%]m3,…(2分)
∵6.5小时共释放出6次有害气体,且有害气体的含量逐次递增,
∴要使该车间能连续正常生产,在最后一次释放有害气体后(净化之前),车间内有害气体总量不得超过1.25am3,
即必须要有a+ar%+a(r%)2+…+a(r%)5≤1.25a,
即a•≤1.25a.…(4分)
∵当r=20时,<
=
=1.25,
∴当r=20时,该车间能连续生产6.5小时.…(6分)
(Ⅱ)设r%=0.2+x(x>0)满足条件,即要有≤1.25,
即(0.2+x)6≥1.25•x.(*)…(8分)
∵(0.2+x)6=0.26+6(0.2)5x+…>0.26+6(0.2)5x,
要使(*)成立,只要0.26+(0.2)5•16x-1.25x≥0即可,…(10分)
∴可取x=>0,
∴取r=20+100•,就可使该车间连续生产6.5小时.…(12分)
已知函数g(x)=(a+1)x-2+1(a>0)的图象恒过定点A,且点A又在函数f(x)=log3(x+a)的图象.
(1)求实数a的值;
(2)解不等式f(x)<log 3a;
(3)|g(x+2)-2|=2b有两个不等实根时,求b的取值范围.
正确答案
(1)∵函数g(x)=(a+1)x-2+1(a>0)的图象恒过定点A,
∴A(2,2)…2分
又点A在函数f(x)上,
∴f(2)=log3(2+a)=2,
∴2+a=(
3
)2=3,
∴a=1…4分
(2)f(x)<log 3a⇔log3(x+1)<log31=0…6分
⇒0<x+1<1⇒-1<x<0
⇒不等式的解集为{x|-1<x<0}…8分
(3)|g(x+2)-2|=2b
⇒|2x+1-2|=2b⇒|2x-1|=2b…10分
若x<0,0<2x<1,
∴-1<2x-1<0;
∴0<|2x-1|<1;
若x>0,则2x>1,
∴2x-1>0;
∴0<2b<1,故b的取值范围为(0,)…12分
设某物体一天中的温度T是时间的函数:T(t)=at3+bt2+ct+d(a≠0),其中温度的单位是℃,时间单位是小时,t=0表示12:00,取正值表示12:00以后.若测得该物体在8:00的温度是8℃,12:00的温度为60℃,13:00的温度为58℃,且已知该物体的温度在8:00和16:00有相同的变化率.
(1)写出该物体的温度T关于时间的函数关系式;
(2)该物体在10:00到14:00这段时间中(包括10:00和14:00),何时温度最高,并求出最高温度;
(3)如果规定一个函数f(x)在区间[x1,x2](x1<x2)上的平均值为f(x)dx,求该物体在8:00到16:00这段时间内的平均温度.
正确答案
(1)求导函数可得T′=3at2+2bt+c
∵该物体的温度在早上8:00与下午16:00有相同的变化率
∴T′(-4)=T′(4),∴12a-8b+c=12a+8b+c,∴b=0
∵该物体在早上8:00的温度为8℃,中午12:00的温度为60℃,下午13:00的温度为58℃
∵该物体在早上8:00的温度为8℃,中午12:00的温度为60℃,下午13:00的温度为58℃
∴,
∴a=1,b=0,c=-3,d=60
∴T(t)=t3-3t2+60(-12≤t≤12);
(2)T′=3t2-3=3(t+1)(t-1),
令T′>0,可得t<-1或t>1;令T′<0,可得-1<t<1
∴函数在(-2,-1)上单调递增,在(-1,1)上单调递减,在(1,2)上单调递增
∵T(-2)=58,T(-1)=62,T(1)=58,T(2)=62
∴t=-1或t=2时,T(t)取到最大值62,说明在上午11:00与下午14:00,该物体温度最高,最高温度是62℃;
(3)由题意可得该物体在8:00到16:00这段时间内的平均温度为:
(t3-3t2+60)dt=
(
t4-t3+60t
=14.
所以该物体在8:00到16:00这段时间内的平均温度14℃.
书旗集团截止2010年底,在A市共投资100百万元用于地产和水上运动项目的开发.经调研,从2011年初到2014年底的四年间,书旗集团预期可从三个方面获得利润:一是房地产项目,四年获得的利润的值为该项目投资额(单位:百万元)的25%;二是水上运动项目,四年获得的利润的值为该项目投资额(单位:百万元)的算术平方根;三是旅游业,四年可获得利润10百万元.
(1)书旗集团的投资应如何分配,才能使这四年总的预期利润最大?
(2)假设2012年起,A市决定政府每年都要向书旗集团征收资源占用费,2012年征收2百万元,以后每年征收的金额比上一年增加1百万元,若书旗集团投资成功的标准是:从2011年初到2014年底,这四年总的预期利润中值(预期最大利润与最小利润的平均数)不低于投资额的18%.问书旗集团投资是否成功?
正确答案
(1)设书旗集团用于水上运动项目的投资为x(x∈[0,100])百万元,四年总的预期利润为y百万元.…(2分)
根据题意有y=0.25(100-x)++10.…(4分)
y=-0.25x++35,x∈[0,100].
即y=-0.25(-2)2+36,
∈[0,10].
所以当=2,x=4时,ymax=36.…(7分)
即书旗集团用于水上运动项目的投资为4百万元,投资96百万元用于地产,总的预期利润最大为36百万元.…(8分)
(2)由(1)知,在上缴资源占用费前ymax=36,而x=100时,ymin=20.…(10分)
从2012年到2014年书旗集团上缴资源占用费共为2+3+4=9百万元.…(12分)
这四年总的预期利润中值为-9=19.
由于=19%>18%.所以书旗集团投资是成功的.…(16分)
某学校拟建一座长60米,宽30米的长方形体育馆.按照建筑要求,每隔x米需打建一个桩位,每个桩位需花费4.5万元(桩位视为一点且打在长方形的边上),桩位之间的x米墙面需花(2+)x万元,在不计地板和天花板的情况下,当x为何值时,所需总费用最少?
正确答案
由题意可知,需打2(+1)+2(
-1)=
个桩位.(3分)
墙面所需费用为:(2+)x•
=180(2+
),(5分)
∴所需总费用y=×
+180×(2+
)=180(
+
)+360(0<x<30)(9分)
令t=+
,则t′=-
+
=
,
当0<x<3时,t′<0;当3<x<30时,t′>0.
∴当x=3时,t取极小值为t=+
=
.
而在(0,30)内极值点唯一,所以tmin=.
∴当x=3时,ymin=180×+360=1170(万元),
即每隔3米打建一个桩位时,所需总费用最小为1170万元.(14分)
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