Question

有一個受到污染的湖泊，其湖水的容積為V立方米，每天流出湖泊的水量都是r立方米，現假設下雨和蒸發正好平衡，且污染物質與湖水能很好地混合，用g(t)表示某一時刻t每立方米湖水所含污染物質的克數，我們稱為在時刻t時的湖水污染質量分數，已知目前污染源以每天p克的污染物質污染湖水，湖水污染質量分數滿足關系式g(t)= +［g(0)- ］·e(p≥0),其中，g(0)是湖水污染的初始質量分數.

（1）當湖水污染質量分數為常數時，求湖水污染的初始質量分數； 

（2）求證：當g(0)< 時，湖泊的污染程度將越來越嚴重； 

（3）如果政府加大治污力度，使得湖泊的所有污染停止，那么需要經過多少天才能使湖水的污染水平下降到開始時污染水平的5%？

Answer 1

(1)  (2) 證明見解析（3） ln20天才能使湖水的污染水平下降到開始時污染水平的5%

解析:

（1）∵g(t)為常數,  有g(0)-=0, ∴g(0)= .                                                      

(2) 我們易證得0<t₁<t₂, 則

g(t₁)-g(t₂)=［g(0)- ］e-［g(0)- ］e=［g(0)- ］［e-e］=［g(0)- ］,

∵g(0)·<0,t₁<t₂,e>e,

∴g(t₁)<g(t₂)    .                                                                                                                                

故湖水污染質量分數隨時間變化而增加，污染越來越嚴重.                                        

(3)污染停止即P=0，g(t)=g(0)·e,設經過t天能使湖水污染下降到初始污染水平5%即g(t)=5% g(0)?

∴=e，∴t= ln20，

故需要 ln20天才能使湖水的污染水平下降到開始時污染水平的5%.