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(2013•崇明县二模)某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
].
(1)令t=
x
x2+1
,x∈[0,24],写出该函数的单调区间,并选择其中一种情形进行证明;
(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),求M(a);
(3)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M(a)是否超标?
分析:(1)单调递增区间为[0,1];单调递减区间为[1,24],利用单调性的定义可以证明;
(2)先确定t的取值范围是[0,
1
2
],再进行分类讨论,从而可得M(a)的解析式;
(3)利用分段函数,可得当
1
4
<a≤
4
9
时不超标,从而可得结论.
解答:解:(1)单调递增区间为[0,1];单调递减区间为[1,24].
证明:任取0≤x1<x2≤1,t(x1)-t(x2)=
(x1-x2)(1-x1x2)
(1+x12)(1+x22)
,
∵0≤x1<x2≤1,∴x1-x2<0,1-x1x2>0,∴
(x1-x2)(1-x1x2)
(1+x12)(1+x22)
<0,∴t(x1)-t(x2)<0.
所以函数t(x)在[0,1]上为增函数.(同理可证在区间[1,24]单调递减)
(2)由函数的单调性知tmax(x)=t(1)=
1
2
,tmin(x)=t(0)=0,
∴t=
x
x2+1
=
1
x+
1
x
∈[0,
1
2
]
,∴t的取值范围是[0,
1
2
].
当a∈[0,
1
2
]时,由于f(x)=|
x
x2+1
-a|+2a+
2
3
,则可记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)=
a+
7
6
,0≤a≤
1
4
3a+
2
3
,
1
4
<a≤
1
2
.
(3)当0≤a≤
1
4
时,a+
7
6
≤2
,∴a≤
5
6
,不满足题意a∈[0,
1
2
];
当
1
4
<a≤
1
2
时,3a+
2
3
≤2
,∴a≤
4
9
,∴
1
4
<a≤
4
9
时,满足题意a∈[0,
1
2
].
故当
1
4
<a≤
4
9
时不超标,当0≤a≤
1
4
时超标.
点评:本题主要考查了函数模型的选择与应用、考查求函数解析式及分类讨论的思想,属于实际应用题.
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20
20
.

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2
2
.

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AB
•
CD
=
-1
-1
.

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