Question

提高大橋的車輛通行能力可改善整個城市的交通狀況．一般情況下，大橋上的車流速度v（單位：千米/小時）是車流密度x（單位：輛/千米）的函數(shù)．當(dāng)車流密度不超過50輛/千米時，車流速度為30千米/小時．研究表明：當(dāng)50＜x≤200時，車流速度v與車流密度x滿足．當(dāng)橋上的車流密度達(dá)到200輛/千米時，造成堵塞，此時車流速度為0千米/小時．
（Ⅰ）當(dāng)0＜x≤200時，求函數(shù)v（x）的表達(dá)式；
（Ⅱ）當(dāng)車流密度x為多大時，車流量（單位時間內(nèi)通過橋上觀測點的車輛數(shù)，單位：輛/小時）f（x）=x•v（x）可以達(dá)到最大，并求出最大值．（精確到個位，參考數(shù)據(jù)）

Answer 1

【答案】分析：（I）根據(jù)題意，函數(shù)v（x）表達(dá)式為分段函數(shù)的形式，關(guān)鍵在于求函數(shù)v（x）在50≤x≤200時的表達(dá)式，根據(jù)分式函數(shù)表達(dá)式的形式，用待定系數(shù)法可求得；
（II）先在區(qū)間（0，50]上，函數(shù)f（x）為增函數(shù)，得最大值為f（50）=1500，然后在區(qū)間[50，200]上用基本不等式求出函數(shù)f（x）的最大值，用基本不等式取等號的條件求出相應(yīng)的x值，兩個區(qū)間內(nèi)較大的最大值即為函數(shù)在區(qū)間（0，200]上的最大值．
解答：解：（I）由題意：當(dāng)0＜x≤50時，v（x）=30；
當(dāng)50≤x≤200時，由于，
再由已知可知，當(dāng)x=200時，v（0）=0，代入解得k=2000．
故函數(shù)v（x）的表達(dá)式為．…（6分）
（II）依題意并由（I）可得，
當(dāng)0≤x≤50時，f（x）=30x，當(dāng)x=50時取最大值1500．
當(dāng)50＜x≤200時，f（x）=40x-=12000-[40（250-x）+]
≤12000-2=12000-4000≈12000-4000×2.236=3056．
取等號當(dāng)且僅當(dāng)，即x=250-50≈138時，f（x）取最大值．
（這里也可利用求導(dǎo)來求最大值）
綜上，當(dāng)車流密度為138 輛/千米時，車流量可以達(dá)到最大，最大值約為3056輛/小時．…（14分）
點評：本題主要考查函數(shù)、最值等基礎(chǔ)知識，同時考查運用數(shù)學(xué)知識解決實際問題的能力，屬于中等題．