将沸水倒入空茶杯中 tt 分钟后,茶杯中水的温度 T ∘CT\ ^\circ\text{C} 可以用公式 T=25+75e−ktT = 25 + 75\text{e}^{-kt} 来建模。 上图显示了某茶馆中各种茶的理想冲泡温度。在这家茶馆,当 t=6t = 6 时,绿茶茶叶被放入茶杯中,在理想温度下进行冲泡。 确定如果当 t=2t = 2 时将红茶茶叶放入茶杯中,该茶馆的冲泡茶标准是否会得到遵守。

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完整解法

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1. Set up the equation using the given information for green tea to find $k$.

From the diagram, the ideal temperature for green tea is 80∘C80^\circ\text{C}.
When t=6t = 6, T=80T = 80.
80=25+75e−6k80 = 25 + 75\text{e}^{-6k}

2. Solve for $k$.

55=75e−6k55 = 75\text{e}^{-6k}
e−6k=5575=1115\text{e}^{-6k} = \frac{55}{75} = \frac{11}{15}
−6k=ln⁡(1115)-6k = \ln\left(\frac{11}{15}\right)
k=−16ln⁡(1115)≈0.051686k = -\frac{1}{6}\ln\left(\frac{11}{15}\right) \approx 0.051686

3. Calculate the temperature when $t = 2$.

Substitute t=2t = 2 and k≈0.051686k \approx 0.051686 into the formula:
T=25+75e−2(0.051686)T = 25 + 75\text{e}^{-2(0.051686)}
T=25+75e−0.10337T = 25 + 75\text{e}^{-0.10337}
T≈25+75(0.9018)T \approx 25 + 75(0.9018)
T≈92.63∘CT \approx 92.63^\circ\text{C}

4. Compare the calculated temperature with the ideal range for black tea and conclude.

From the diagram, the ideal temperature range for black tea is 90−95∘C90 - 95^\circ\text{C}.
Since 92.63∘C92.63^\circ\text{C} is between 90∘C90^\circ\text{C} and 95∘C95^\circ\text{C}, the teahouse's standards would be adhered to.

答案

Yes, the standards would be adhered to since the temperature is 92.6∘C92.6^\circ\text{C}, which is within the 90−95∘C90 - 95^\circ\text{C} range.

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