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)=
,只有当污染河道水中碱的浓度不低于
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
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)在线课程解:(1)由题意知
或
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-
)+[2-
-
]=
;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-
-
=
;当7<x≤10时,g(x)=1-
=
;所以g(x)=

当4≤x≤6时,g(x)=
=
;当且仅当
时取“=”,即x=1+3
(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)=
,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)=
,又
,所以当x=1+3
时,水中碱浓度的最大值为
.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
小时后,水中碱浓度的达到最大值为
.分析:(1)利用分段函数解析式,分别列出不等式,解之,即可求得x的范围,从而可得能够维持有效抑制作用的时间;
(2)确定第二次投放后水中碱浓度g(x)的解析式,再分段利用导数或基本不等式研究其单调性,即可求得最大值.
点评:本题考查分段函数,不等式,函数的单调性,考查利用基本不等式求函数的最值,确定函数的解析式是关键.