题目内容

省环保研究所对市中心每天环境放射性污染情况进行调查研究后,发现一天中环境综合放射性污染指数f(x)与时刻x(时)的关系为f(x)=|
x
x2+1
-a|+2a+
2
3
,x∈[0,24],其中a是与气象有关的参数,且a∈[0,
1
2
],若用每天f(x)的最大值作为当天的综合放射性污染指数,并记作M(a).
(1)令t=
x
x2+1
,x∈[0,24],求t的取值范围;
(2)省政府规定,每天的综合放射性污染指数不得超过2,试问目前市中心的综合放射性污染指数是否超标?
分析:(1)当x=0时,求得t=0,当0<x≤24时,把t=
x
x2+1
的分子分母同时除以x后利用基本不等式求解t的取值范围;
(2)把函数f(x)的解析式中的
x
x2+1
换为t,去绝对值后得到关于t的分段函数,利用每一段内函数的单调性求出每一段内的最大值,然后根据a的范围写出M(a)的分段函数解析式,再由每一段的表达式小于等于2求解a的取值范围,从而答案可求.
解答:解:(1)当x=0时,t=0;
当0<x≤24时,x+
1
x
≥2(当x=1时取“=”),
∴t=
x
x2+1
=
1
x+
1
x
∈(0,
1
2
]
,即t的取值范围是[0,
1
2
]
.
(2)当a∈[0,
1
2
]
时,记g(t)=|t-a|+2a+
2
3
,
则g(t)=
-t+3a+
2
3
,0≤t≤a
t+a+
2
3
,a<t≤
1
2

∵g(t)在[0,a]上单调递减,在(a,
1
2
]上单调递增,
且g(0)=3a+
2
3
,g(
1
2
)=a+
7
6
,g(0)-g(
1
2
)=2(a-
1
4
)
.
故M(a)=
g(
1
2
),0≤a≤
1
4
g(0),
1
4
<a≤
1
2
=
a+
7
6
,0≤a≤
1
4
3a+
2
3
,
1
4
<a≤
1
2

当0≤a≤
1
4
时,由a+
7
6
≤2
,解得0≤a≤
1
4
;
当
1
4
<a≤
1
2
时,由3a+
2
3
≤2
,解得
1
4
<a≤
4
9
.
∴当且仅当a≤
4
9
时,M(a)≤2.
故当0≤a≤
4
9
时不超标,当
4
9
<a≤
1
2
时超标.
点评:本题考查了函数模型的选择及应用,考查了分段函数最值得求法,体现了分类讨论的数学数学思想方法和数学转化思想方法,考查了计算能力,是中档题.
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