Question

对1个单位质量的含污物体进行清洗,清洗前其清洁度(含污物体的清洁度定义为:)为0.8,要求洗完后的清洁度是0.99.有两种方案可供选择,方案甲:一次清洗;方案乙:两次清洗.该物体初次清洗后受残留水等因素影响,其质量变为(1≤a≤3).设用单位质量的水初次清洗后的清洁度是(),用质量的水第二次清洗后的清洁度是,其中是该物体初次清洗后的清洁度.

(Ⅰ)分别求出方案甲以及时方案乙的用水量,并比较哪一种方案用水量较少;

(Ⅱ)若采用方案乙,当为某定值时,如何安排初次与第二次清洗的用水量,使总用水量最少?并讨论取不同数值时对最少总用水量多少的影响.

Answer 1

(Ⅰ)两种方案的用水量分别为19与4+3.

   因为当,故方案乙的用水量较少.

（II）时总用水量最少, 此时第一次与第二次用水量分别为 ,    最少总用水量是.

     当,故T()是增函数(也可以用二次函数的单调性判断).这说明,随着的值的最少总用水量, 最少总用水量最少总用水量.

解析:

(Ⅰ)设方案甲与方案乙的用水量分别为x与z,由题设有=0.99,解得x=19.

        由得方案乙初次用水量为3, 第二次用水量y满足方程:

      解得y=4,故z=4+3.即两种方案的用水量分别为19与4+3.

   因为当,故方案乙的用水量较少.

（II）设初次与第二次清洗的用水量分别为与，类似（I）得

，（*）

于是+

  当为定值时,,

      当且仅当时等号成立.此时

      将代入（*）式得

     故时总用水量最少, 此时第一次与第二次用水量分别为 ,    最少总用水量是.

     当,故T()是增函数(也可以用二次函数的单调性判断).这说明,随着的值的最少总用水量, 最少总用水量最少总用水量.