问题 解答题
某港口水的深度 y(米)是时间t(0≤t≤24,单位:时)的函数,记作y=f(t),下面是某日水深的数据:
t(时)03691215182124
y(米)10.013.010.017.010.013.010.017.010.0
经长期观察,y=f(t)的曲线可以近似地看成函数y=Asinωt+b的图象.
(Ⅰ)试根据以上数据,求出函数y=f(t)的近似表达式;
(Ⅱ)一般情况下,船舶航行时,船底离海底的距离为5米或5米以上时认为是安全的(船舶停靠时,船底只需不碰海底即可),某船吃水深度(船底离水面的距离)为6.5米.如果该船希望在同一天内安全进出港,请问,它至多能在港内停留多长时间(忽略进出港所需的时间).
答案

(Ⅰ)由已知数据,易知函数y=f(t)的周期T=12,则ω=

12
=
π
6

再由

A+b=13
-A+b=7
,得振幅A=3,b=10,

y=3sin

πt
6
+10(0≤t≤24);

(Ⅱ)由题意,该船进出港时,水深应不小于5+6.5=11.5(米)

3sin

πt
6
+10≥11.5

sin

πt
6
1
2
,解得,2kπ+
π
6
π
6
t≤2kπ+
6
(k∈Z)
,所以12k+1≤t≤12k+5(k∈Z),

在同一天内,取k=0或1,

∴1≤t≤5或13≤t≤17,

∴该船最早能在凌晨1时进港,下午17时出港,在港口内最多停留16个小时.

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