问题 解答题
某水域一艘装载浓硫酸的货船发生侧翻,导致浓硫酸泄漏,对河水造成了污染.为减少对环境的影响,环保部门迅速反应,
及时向污染河道投入固体碱,1个单位的固体碱在水中逐渐溶化,水中的碱浓度f(x)与时间x(小时)的关系可近似地表示
为:f(x)=
2-
x
6
-
6
x+3
    0≤x<3
1-
x
6
              3≤x≤6
,只有当污染河道水中碱的浓度不低于
1
3
时,才能对污染产生有效的抑制作用.
(1)如果只投放1个单位的固体碱,则能够维持有效的抑制作用的时间有多长?
(2)第一次投放1单位固体碱后,当污染河道水中的碱浓度减少到
1
3
时,马上再投放1个单位的固体碱,设第二次投放后水中碱浓度为g(x),求g(x)的函数式及水中碱浓度的最大值.(此时水中碱浓度为两次投放的浓度的累加)
答案

(1)由题意知

0≤x<3
2-
x
6
-
6
x+3
1
3
3≤x≤6
1-
x
6
1
3

解得1≤x<3或3≤x≤4,即1≤x≤4

能够维持有效的抑制作用的时间:4-1=3小时.

(2)由(1)知,x=4时第二次投入1单位固体碱,显然g(x)的定义域为4≤x≤10

当4≤x≤6时,第一次投放1单位固体碱还有残留,

故g(x)=(1-

x
6
)+[2-
x-4
6
-
6
x-4+3
]=
11
3
-
x
3
-
6
x-1

当6<x≤10时,第一次投放1单位固体碱已无残留,故

当6<x≤7时,

g(x)=2-

x-4
6
-
6
x-4+3
=
8
3
-
x
6
-
6
x-1

当7<x≤10时,g(x)=1-

x-4
6
=
5
3
-
x
6

所以g(x)=

11
3
-
x
3
-
6
x-1
,4≤x≤6
8
3
-
x
6
-
6
x-1
,6<x≤7
5
3
-
x
6
,7<x≤10

当4≤x≤6时,g(x)=

11
3
-
x
3
-
6
x-1
=
10
3
-(
x-1
3
+
6
x-1
)≤
10
3
-2
2

当且仅当

x
3
=
6
x-1
时取“=”,即x=1+3
2
(函数值与自变量值各1分)

当6<x≤10时,第一次投放1单位固体碱已无残留,

当6<x≤7时,

g′(x)=

6
(x-1)2
-
1
6
=
(x+5)(7-x)
6(x-1)2
>0,所以g(x)为增函数;

当7<x≤10时,g(x)为减函数;故 g(x)max=g(7)=

1
2

10
3
-2
2
-
1
2
=
289
-
288
6
>0,

所以当x=1+3

2
时,水中碱浓度的最大值为
10
3
-2
2

答:第一次投放1单位固体碱能够维持有效的抑制作用的时间为3小时;第一次投放1+3

2
小时后,水中碱浓度的达到最大值为
10
3
-2
2

选择题
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