问题 解答题
为了研究某种药物,用小白鼠进行试验,发现药物在血液内的浓度与时间的关系因使用方式的不同而不同.若使用注射方式给药,则在注射后的3小时内,药物在白鼠血液内的浓度y1与时间t满足关系式:y1=4-at(0<a<
4
3
,a为常数)
,若使用口服方式给药,则药物在白鼠血液内的浓度y2与时间t满足关系式:y2=
t
(0<t<1)
3-
2
t
(1≤t≤3)
.现对小白鼠同时进行注射和口服该种药物,且注射药物和口服药物的吸收与代谢互不干扰.
(1)若a=1,求3小时内,该小白鼠何时血液中药物的浓度最高,并求出最大值
(2)若使小白鼠在用药后3小时内血液中的药物浓度不低于4,求正数a的取值范围.
答案

(1)药物在白鼠血液内的浓度y与时间t的关系为:当a=1时,

y=y1+y2=

-t+
t
+4,0<t<1
7-(t+
2
t
),1≤t≤3

①当0<t<1时,y=-t+

t
+4=-(
t
-
1
2
2+
17
4
,所以ymax=f(
1
4
)=
17
4

②当1≤t≤3时,∵t+

2
t
≥2
2
,所以ymax=7-2
2
(当t=
2
时取到),因为
17
4
>7-2
2
,故ymax=f(
1
4
)=
17
4

(2)由题意y=

-at+
t
+4(0<t<1)
7-(at+
2
t
)(1≤t≤3)

-at+

t
+4≥4-at+
t
≥0
a≤
1
t
,又0<t<1,得出a≤1;

7-(at+

2
t
)≥4⇒at+
2
t
≤3
at≤3-
2
t
由于1≤t≤3得到a≤-
2
t2
+
3
t
,令u=
1
t
,则a≤-2u2+3u,u∈[
1
3
,1]

所以a≤

7
9
,综上得到以0<a≤
7
9

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