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 y(元),航速为 v(nmile/h)。
由题意,每小时燃料费与航速的立方成正比,可设 y=kv3(0<v≤30)。
将 v=10,y=25 代入关系式中,得:
25=k⋅103⟹k=100025=401
所以燃料费关于航速 v 的函数关系式为:y=401v3。
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 nmile,以航速 v 航行所需的时间为 t=v800 小时。
每小时的其余费用为 400 元,故每小时总费用为 401v3+400 元。
设从甲地航行到乙地的总费用为 w(元),则有:
w(v)=(401v3+400)⋅v800=20v2+v320000(0<v≤30)
3. 求导数并计算函数的驻点
对总费用函数 w(v) 进行求导,得:
w′(v)=40v−v2320000
令 w′(v)=0,即 40v−v2320000=0,
化简得 v3=8000,解得 v=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≤30 内:
当 0<v<20 时,w′(v)<0,函数 w(v) 单调递减;
当 20<v≤30 时,w′(v)>0,函数 w(v) 单调递增。
因此,当 v=20 时,总费用函数 w(v) 取得极小值,也即是区间 (0,30] 上的最小值。
故要使总费用最低,海轮的航速应为 20 nmile/h。