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问题: 请教高一数学题

应用题:某西部山区某种特产由于运输的原因,长期只能在当地销售,当地投资收益为:每投入x万元,可获得利润P=-1/160(x-40)^2+100万元,当地政府拟在新的十年发展规划中加快发展此特产的销售,其规划方案为:在规划前后对该项目每年都投入60万元的销售投资,在未来10年的前5年中,每年都从60万元中拨出30万元用于修建一条公路,5年修成,通车前该特产只能在当地销售;公路通车后的5年中,该特产既在本地销售,也在外地销售,在外地销售的投资收益为:每投入x万元,可获利润Q=-159/160(60-x)^2+119/2(60-x)万元,问从10年的累积利润看,该规划方案是否可行

二:判断f(x)=2^-x+2^x在(负无穷,0]上的单调性,并证明.

三:假如有正方体ABCD-A1B1C1D1,直线AC与B1D1的关系是异面还是垂直?

解答:



一:解(一楼朋友的解是正确的,我基本复制,稍作完整)
在实施规划前,由于 P1=(-1/160)(x-40)^2+100 (万元),
显然每年只要投入40万,就可获得最大利润100(万元),
那么10年的总利润为W1=100×10=1000(万元)。

实施规划后,前5年中,由题意可知最多能投入30万元,
而P1=(-1/160)(x-40)^2+100在[0,30]上是单调增加的,
所以,每年投入30万元时,有最大利润 P1|max=795/8 (万元)。
前5年的利润和为 W1|=795/8*5=3975/8=496.875(万元)。

设在公路通车的后5年中,每年用x万元投资于本地的销售,而用剩下的(60-x)万元于外地区的销售投资。
则每年利润之和为
P2=[(-1/160)(x-40)^2+100]+[(-159/160)x^2+(119/2)x]
=-x^2+60x+90=-(x-30)^2+990。
当x=30时,P2|max=990(万元),所以W2=5*990=4950(万元)
从而10年的总利润为W1+W2=5446.875(万元)。
明显有 5446.875>1000,故该规划方案确有极大的实施价值。


二:解(二楼是从一级定义出发来研究,但是数学问题,全从一级定义出发恐怕会很麻烦,所以我们要记住某些重要的二级结论)
判断f(x)=2^(-x)+2^x在(负无穷,0]上的单调减少,有一个二级结论(即复合函数的单调性):
若(1)u=g(x)在X上单调增加,U是对应于X的值域;(2)f(u)在U上单调减少。
则f[g(x)]在X上单调减少。
可以直接应用,像这样的二级结论应该记住。

本题中若记u=2^x,h(u)=u^(-1)+u,则f(x)=h[g(x)]。
u=2^x在X=(负无穷,0]上的单调增加,对应的值域是(0,1];
h(u)=u^(-1)+u在(0,1]上单调减少。
所以f(x)=h[g(x)]在(负无穷,0]上的单调减少。


三:解(二楼关于垂直的理由没有讲清楚)
由于直线BD与B1D1平行,而直线AC与BD垂直,所以直线AC与B1D1垂直;
两条不平行直线AC与B1D1所在的平面ABCD与A1B1C1D1是相互平行的,所以直线AC与B1D1异面。

结论直线AC与B1D1的关系是:既是互相异面也是互相垂直。

最后谈谈第一题的评价,题意不太符合实际,修通公路的目的是,在满足本地需要后,把尽可能多的特产往外运销,可是题意设计《在外地销售的投资收益为:每投入x万元,可获利润Q=-159/160(60-x)^2+119/2(60-x)万元》却是限制了外销量。

另外第三题的题意《直线AC与B1D1的关系是异面还是垂直》是不通的,按常理语法理解“是X还是Y”是一种“比较后的选择”,X和Y是两个对立面,用数学语言是“没有相容性”。但是这里 “异面”和“垂直”不是不相容的,不是互相“排斥”的两个“对立面”。