海轮每小时使用的燃料费与它的航行速度的立方成正比,已知某海轮的最大航速为30nmile/h30nmile/h,当速度为10nmile/h10nmile/h时,它的燃料费是每小时2525元,其余费用((无论速度如何))都是每小时400400元.如果甲、乙两地相距800nmile800nmile,则要使该海轮从甲地航行到乙地的总费用最低,它的航速应为___nmile/hnmile/h.

先不看答案,让 AI 诊断你卡在哪里?

它不会直接告诉你答案,而是问你卡在哪一步看看 AI 是怎么陪你一步步弄懂这道题的

完整解法

1. 设出燃料费与航速的关系式,并利用已知条件确定比例系数

设海轮每小时使用的燃料费为 yy(元),航速为 vv(nmile/h\text{nmile/h})。
由题意,每小时燃料费与航速的立方成正比,可设 y=kv3y = kv^3(0<v≤300 < v \le 30)。
将 v=10,y=25v = 10, y = 25 代入关系式中,得:
25=k⋅103  ⟹  k=251000=14025 = k \cdot 10^3 \implies k = \frac{25}{1000} = \frac{1}{40}
所以燃料费关于航速 vv 的函数关系式为:y=140v3y = \frac{1}{40} v^3。

2. 根据总费用的组成建立总费用与速度的函数关系式

海轮从甲地航行到乙地路程为 800 nmile800\text{ nmile},以航速 vv 航行所需的时间为 t=800vt = \frac{800}{v} 小时。
每小时的其余费用为 400400 元,故每小时总费用为 140v3+400\frac{1}{40} v^3 + 400 元。
设从甲地航行到乙地的总费用为 ww(元),则有:
w(v)=(140v3+400)⋅800v=20v2+320000v(0<v≤30)w(v) = \left(\frac{1}{40} v^3 + 400\right) \cdot \frac{800}{v} = 20 v^2 + \frac{320000}{v} \quad (0 < v \le 30)

3. 求导数并计算函数的驻点

对总费用函数 w(v)w(v) 进行求导,得:
w′(v)=40v−320000v2w'(v) = 40v - \frac{320000}{v^2}
令 w′(v)=0w'(v) = 0,即 40v−320000v2=040v - \frac{320000}{v^2} = 0,
化简得 v3=8000v^3 = 8000,解得 v=20v = 20。

4. 通过分析单调性得出总费用最低时的航速

在航速的取值范围 0<v≤300 < v \le 30 内:
当 0<v<200 < v < 20 时,w′(v)<0w'(v) < 0,函数 w(v)w(v) 单调递减;
当 20<v≤3020 < v \le 30 时,w′(v)>0w'(v) > 0,函数 w(v)w(v) 单调递增。
因此,当 v=20v = 20 时,总费用函数 w(v)w(v) 取得极小值,也即是区间 (0,30](0, 30] 上的最小值。
故要使总费用最低,海轮的航速应为 20 nmile/h20\text{ nmile/h}。

答案

2020

AI 分析,可能出错

用 AI 批改,圈出写错的那一步,并自动将你的薄弱点存入错题本,形成你的错因库。

同一知识点的其他题

  1. 1新型冠状病毒感染的肺炎治疗过程中,需要某医药公司生产的某种药品.此药品的年固定成本为250250万元,每生产 xx 千件需另投入成本为 C(x).C\left({x}\right).当年产量不足8080千件时, C(x)=13x2+10x(C\left({x}\right)=\dfrac{1}{3}x^{2}+10x(…
  2. 2已知函数g(x)=1x⋅sin⁡θ+ln⁡x在[1,+∞)g(x)= \dfrac {1}{x\cdot \sin \theta }+\ln x{在}[1,+∞)上为增函数,且θ∈(0,π),f(x)=mx−m−1+2ex−ln⁡x,m∈Rθ∈(0,π),f(x)=mx- \dfrac {m-1+2e}{x}-\ln x,m∈R. (1…
  3. 3某厂家计划在20162016年举行商品促销活动,经调查测算,该商品的年销售量mm万件与年促销费用xx万元满足:m=3−2x+1m=3- \dfrac {2}{x+1},已知20162016年生产该产品的固定投入为88万元,每生产11…