经观察,人们发现鲑鱼在河中逆流匀速行进时所消耗的能量为E=kv3t,其中v为鲑鱼在静水中的速度,t为行进的时间(单位:h

经观察,人们发现鲑鱼在河中逆流匀速行进时所消耗的能量为E=kv3t,其中v为鲑鱼在静水中的速度,t为行进的时间(单位:h),k为大于零的常数.如果水流的速度为3km/h,鲑鱼在河中逆流行进100km.
(1)将鲑鱼消耗的能量E表示为v的函数;
(2)v为何值时,鲑鱼消耗的能量最少?
guochunyu_1979 1年前 已收到1个回答 举报

vivianlwy 幼苗

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解题思路:(1)根据相对速度的定义,求出鲑鱼逆流行驶的速度为v-3,从而表示出鲑鱼鲑鱼逆流匀速行进100km所用的时间,再代入公式E=kv3t,即可求解;
(2)由(1)已经求出鲑鱼在逆流中消耗的能量E关于v的解析式,然后根据导数求出其最小值即可;

(1)鲑鱼逆流匀速行进100km所用的时间为t=[100/v−3].…(2分)
所以E=kv3t=kv3[100/v−3]=[100kv3/v−3](v∈(3,+∞)).…(6分)
(2)∵E=[100kv3/v−3]
∴E′=100k
3v2(v−3)−v3
(v−3)2=100k
2v2(v−4.5)
(v−3)2.…(10分)
令E′=0,解得v=4.5或v=0(舍去).
因为k>0,v>3,所以当v∈(3,4.5)时,E′<0,
当v∈(4.5,+∞)时,E′>0.
故E=
100kv3
v−3在(3,4.5)上单调递减,在(4.5,+∞)上单调递增.…(13分)
所以,当v=4.5时,E取得极小值也是最小值.
即v=4.5km/h时,鲑鱼消耗的能量最小. …(14分)

点评:
本题考点: 导数在最大值、最小值问题中的应用.

考点点评: 此题一物理学为背景,其实质是利用导数求函数极值的应用,第一问要理解鲑鱼在静水中的速度和逆流中的速度之间的关系;第二问主要是正确对函数求导,本题难度中等;

1年前

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