提高二环路的车辆通行能力可有效改善整个城区的交通状况,在一般情况下,二环路上的车流速度v(单位:千米/小时)是车流密度x(单位:辆/千米)的函数.当二环路上的车流密度达到600辆/千米时,造成堵塞,此时车流速度为0;当车流密度不超过60辆/千米时,车流速度为80千米/小时,研究表明:当60≤x≤600时,车流速度v是车流密度x的一次函数.
(Ⅰ)当0≤x≤600时,求函数f(x)的表达式;
(Ⅱ)当车流密度x为多大时,车流量(单位时间内通过二环路上某观测点的车辆数,单位:辆/小时)f(x)=x•v(x)可以达到最大,并求出最大值.(精确到1辆/小时)
由题意:当0≤x≤60时,v(x)=80;当60<x≤600时,设v(x)=ax+b
再由已知得
,解之得600a+b=0 60a+b=60 a=- 4 27 b= 800 9
故函数v(x)的表达式为v(x)=80x, 0≤x<60
(600-x), 60≤x≤6004 27
(II)依题并由(I)可得f(x)=80x, 0≤x<60
(600-x), 60≤x≤6004 27
当0≤x<60时,f(x)为增函数,故当x=600时,其最大值为60×80=4800
当60≤x≤600时,f(x)=
x(600-x)≤4 27
[4 27
]2=x+(600-x) 2
,40000 3
当且仅当x=600-x,即x=300时,等号成立.
所以,当x=300时,f(x)在区间(60,600]上取得最大值
.40000 3
综上所述,当x=300时,f(x)在区间[0,600]上取得最大值为
≈13333,40000 3
即当车流密度为300辆/千米时,车流量可以达到最大值,最大值约为13333辆/小时.
答:(I) 函数v(x)的表达式v(x)=80x, 0≤x<60
(600-x), 60≤x≤6004 27
(II) 当车流密度为300辆/千米时,车流量可以达到最大值,最大值约为13333辆/小时.