设计师包 X 于 1950 年首次发布。包的价格 VV 与自 1950 年以来的年数 tt 之间的关系可以用公式 V=aekt,V = ae^{kt}, 来表示,其中 aa 和 kk 是常数。 下表给出了包 X 在 1984 年、2002 年、2008 年和 2012 年的价格。
年份1984200220082012
t (年)34525862
V ($)1150285040004900

  1. (a)
    1. (i)

      在坐标纸上,绘制 ln V 关于 t 的图,并画出一条直线。

      在纵轴 ln V 轴上,使用 2 cm 代表 0.5 的比例,从 ln V = 5.0 开始。

      在横轴 t 轴上,使用 2 cm 代表 10 年的比例,从 t = 0 开始。

      在坐标纸上,绘制 ln V 关于 t 的图,并画出一条直线。

      在纵轴 ln V 轴上,使用 2 cm 代表 0.5 的比例,从 ln V = 5.0 开始。

      在横轴 t 轴上,使用 2 cm 代表 10 年的比例,从 t = 0 开始。

    2. (ii)

      利用你的图估计 a 和 k 的值。

    3. (iii)

      估计该包的价格达到 $7000 的年份。

  2. (b)

    变量 x 和 y 满足方程 y=ax−by = \frac{a}{x-b},其中 a 和 b 是常数。将该方程化为适合绘制直线图的形式,并解释如何从该图中获得 a 和 b 的值。

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完整解法

7(a)(i)

1. Calculate the values of $\ln V$ for each given $t$

For t=34t = 34, ln⁡V=ln⁡(1150)≈7.05\ln V = \ln(1150) \approx 7.05
For t=52t = 52, ln⁡V=ln⁡(2850)≈7.96\ln V = \ln(2850) \approx 7.96
For t=58t = 58, ln⁡V=ln⁡(4000)≈8.29\ln V = \ln(4000) \approx 8.29
For t=62t = 62, ln⁡V=ln⁡(4900)≈8.50\ln V = \ln(4900) \approx 8.50

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

Plot the points (34,7.05)(34, 7.05), (52,7.96)(52, 7.96), (58,8.29)(58, 8.29), and (62,8.50)(62, 8.50) on the graph paper using the specified scales and draw a straight line passing through or close to these points.

答案

A straight line graph plotted with points (34,7.05)(34, 7.05), (52,7.96)(52, 7.96), (58,8.29)(58, 8.29), and (62,8.50)(62, 8.50).

7(a)(ii)

1. Express the given equation in linear form

V=aektV = ae^{kt}
Taking natural logarithms on both sides:
ln⁡V=ln⁡(aekt)\ln V = \ln(ae^{kt})
ln⁡V=kt+ln⁡a\ln V = kt + \ln a
This is in the form Y=mX+cY = mX + c, where Y=ln⁡VY = \ln V, X=tX = t, gradient m=km = k, and YY-intercept c=ln⁡ac = \ln a.

2. Calculate the gradient to find $k$

Using the points (34,7.05)(34, 7.05) and (62,8.50)(62, 8.50) from the graph:
k=gradient=8.50−7.0562−34k = \text{gradient} = \frac{8.50 - 7.05}{62 - 34}
k=1.4528≈0.0518k = \frac{1.45}{28} \approx 0.0518

3. Find the $Y$-intercept to calculate $a$

From the graph, the YY-intercept (where t=0t = 0) is approximately 5.295.29.
ln⁡a=5.29\ln a = 5.29
a=e5.29≈198a = e^{5.29} \approx 198

答案

a≈198a \approx 198, k≈0.0518k \approx 0.0518

7(a)(iii)

1. Substitute $V = 7000$ and the estimated values of $a$ and $k$ from part (a)(ii) into the equation

Using the estimated values from the graph (e.g., a≈196a \approx 196 and k≈0.052k \approx 0.052):
V=aektV = ae^{kt}
7000=196e0.052t7000 = 196e^{0.052t}

2. Solve for $t$ and determine the corresponding year

e0.052t=7000196e^{0.052t} = \frac{7000}{196}
0.052t=ln⁡(7000196)0.052t = \ln\left(\frac{7000}{196}\right)
0.052t≈3.57550.052t \approx 3.5755
t≈68.76t \approx 68.76

The year is 1950+68=20181950 + 68 = 2018.

答案

2018

7(b)

1. Rearrange the equation into a linear form $Y = mX + c$

y=ax−by = \frac{a}{x-b}
y(x−b)=ay(x-b) = a
xy−by=axy - by = a
xy=by+axy = by + a

2. Identify the variables to plot and explain how to find the constants

Comparing xy=by+axy = by + a with Y=mX+cY = mX + c:

  • Plot Y=xyY = xy against X=yX = y.
  • The gradient mm corresponds to bb.
  • The vertical intercept cc corresponds to aa.
答案

Plot xyxy against yy. The value of bb is the gradient of the line, and the value of aa is the vertical intercept.

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