陆先生于 1980 年在银行存入了一笔钱。投资价值 VV(以千美元为单位)可以用形如 V=V0ktV = V_0 k^t 的方程来建模,其中 V0V_0 和 kk 是常数,tt 是自陆先生投资以来的年数。
下表给出了 VV 和 tt 的一些数值。
tt (年)510152025
VV (千美元)19237071413742642

  1. (i)

    在下一页提供的网格纸上,以 tt 为横轴绘制 lg⁡V\lg V 的图像,并画出一条直线来展示这些数据。

    纵轴 lg⁡V\lg V 的起点应为 1.8。

    [所提供网格页上的作图区域]

  2. (ii)

    利用你的图像估算投资的初始价值,

  3. (iii)

    利用你的图像估算 kk 的值,

  4. (iv)

    利用你的图像估算初始投资价值增加 50% 所需的时间。

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完整解法

5(i)

1. Calculate the values of $\lg V$ for each corresponding value of $t$ to 2 decimal places.

When t=5t = 5, lg⁡192≈2.28\lg 192 \approx 2.28
When t=10t = 10, lg⁡370≈2.57\lg 370 \approx 2.57
When t=15t = 15, lg⁡714≈2.85\lg 714 \approx 2.85
When t=20t = 20, lg⁡1374≈3.14\lg 1374 \approx 3.14
When t=25t = 25, lg⁡2642≈3.42\lg 2642 \approx 3.42

tt510152025
lg⁡V\lg V2.282.572.853.143.42

2. Plot the points on the grid and draw the line of best fit.

Plot the points (5,2.28)(5, 2.28), (10,2.57)(10, 2.57), (15,2.85)(15, 2.85), (20,3.14)(20, 3.14), and (25,3.42)(25, 3.42) on a grid with the horizontal axis representing tt and the vertical axis representing lg⁡V\lg V (starting at 1.8).
Draw a straight line passing through or as close as possible to all the plotted points.

答案

A straight line graph plotted with points (5,2.28)(5, 2.28), (10,2.57)(10, 2.57), (15,2.85)(15, 2.85), (20,3.14)(20, 3.14), and (25,3.42)(25, 3.42).

5(ii)

1. Relate the initial value to the $y$-intercept of the linear graph

Taking logarithms on both sides of V=V0ktV = V_0 k^t gives:
lg⁡V=(lg⁡k)t+lg⁡V0\lg V = (\lg k)t + \lg V_0
The initial value occurs at t=0t = 0, which corresponds to the vertical intercept of the lg⁡V\lg V against tt graph.

2. Read the intercept from the graph and calculate the initial value

From the plotted graph, the lg⁡V\lg V-intercept is approximately 2.002.00.
lg⁡V0=2.00\lg V_0 = 2.00
V0=102.00=100V_0 = 10^{2.00} = 100
Since VV is in thousands of dollars, the initial value is 100×1000=100 000100 \times 1000 = 100\,000.

答案

$100,000

5(iii)

1. Express the given equation in linear form to identify the gradient

Given V=V0ktV = V_0 k^t, taking logarithms on both sides gives:
lg⁡V=lg⁡(V0kt)\lg V = \lg (V_0 k^t)
lg⁡V=lg⁡V0+tlg⁡k\lg V = \lg V_0 + t \lg k
Comparing this to Y=mX+cY = mX + c, where Y=lg⁡VY = \lg V and X=tX = t, the gradient of the line is lg⁡k\lg k.

2. Calculate the gradient of the line using points from the data

Using the points (10,lg⁡370)(10, \lg 370) and (20,lg⁡1374)(20, \lg 1374) from the table:
Gradient=lg⁡1374−lg⁡37020−10\text{Gradient} = \frac{\lg 1374 - \lg 370}{20 - 10}
Gradient=3.138−2.56810=0.057\text{Gradient} = \frac{3.138 - 2.568}{10} = 0.057

3. Solve for $k$

lg⁡k=0.057\lg k = 0.057
k=100.057≈1.14k = 10^{0.057} \approx 1.14

答案

1.141.14

5(iv)

1. Calculate the target value of $V$ after a 50% increase

From part (ii), the initial value V0≈100V_0 \approx 100 (since lg⁡V0≈2.00\lg V_0 \approx 2.00).
A 50% increase means the new value is V=1.5×100=150V = 1.5 \times 100 = 150.

2. Find the corresponding $\lg V$ and read $t$ from the graph

lg⁡V=lg⁡150≈2.18\lg V = \lg 150 \approx 2.18
Reading from the graph at lg⁡V=2.18\lg V = 2.18, we find t≈3.1t \approx 3.1.

答案

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