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【题目】为参与某次救援,潜水员需潜至水下30米处进行作业.在下潜与返回水面的过程中保持匀速,速度均为/分钟(为常数),下潜过程中每分钟耗氧量与速度的平方成正比,当速度为1/分钟时,每分钟耗氧量为0.2升;在水下30米作业时,每分钟耗氧量为0.4升:返回水面的过程中每分钟耗氧量为0.2升假定氧气瓶中氧气为20升,潜水员下潜时开始使用氧气瓶中的氧气,返回到水面时氧气瓶中氧气恰好用尽.

1)试求潜水员在水下30米作业的时间(单位:分钟)与速度的函数解析式;

2)试求潜水员在水下30米能作业的最长时间.

【答案】1;(2)分类讨论,详见解析.

【解析】

1)下潜过程中每分钟耗氧量与速度的平方成正比,则下潜每分钟耗氧量为,上升和下潜的时间为,即可求出,整理即可,

2)根据(1)的函数解析式,需要分类讨论,根据函数的单调性和基本不等式即可求出.

解:(1)下潜过程中每分钟耗氧量与速度的平方成正比,则下潜每分钟耗氧量为,上升和下潜的时间为,则

整理可得,(为常数)

2)由(1)可知,当时,,当且仅当时取等号,

时,易知函数上为减函数,

故当潜水员在水下30米能作业的最长时间为20分钟,

时,潜水员在水下30米能作业的最长时间为分钟

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