某隧道长6000米,最高限速为v0(米/秒),一个匀速行进的车队有10辆车,每辆车的车身长12米,相邻两车之间的距离与车速v(米/秒)的平方成正比,比例系数为k(k>0),自第一辆车车头进入隧道至第10辆车车尾离开隧道时所用时间为t(秒).
(1)求函数t=f(v)的解析式,并写出定义域;
(2)求车队通过隧道时间t的最小值,并求出此时车速v的大小.
网友回答
解:(1)依题意得,车队通过隧道的时间t关于车队行进速度v的函数解析式为:,其中,定义域为v∈(0,v0];
(2),v∈(0,v0];
令,于是:
①当时,;当且仅当时,t取得最小值;
②当时,可知在(0,v0]上函数t=f(v)单调递减,则当v=v0时,车队经过隧道的时间t的最小值为;
综上,若,则当车速为(米/秒)时,车队通过隧道时间有最小值(秒);若,则当车速为v=v0(米/秒)时,车队通过隧道时间有最小值(秒).
解析分析:(1)先根据相邻两车之间的距离与车速v(米/秒)的平方成正比建立关系式,然后求出自第一辆车车头进入隧道至第10辆车车尾离开隧道时所用时间t的解析式;(2)先化简解析式,然后讨论v0与的大小,当时利用基本不等式求出最小值,当时利用函数在(0,v0]上的单调性求出函数的最小值,最后求出相应的速度.
点评:本题主要考查了函数模型的选择与应用,同时考查了利用基本不等式和函数的单调性求函数的最值,属于中档题.