Question

（2004•南通）小剛為書房買燈，現(xiàn)有兩種燈可供選購，其中一種是9瓦（即0.009千瓦）的節(jié)能燈，售價49元/盞；另一種是40瓦（即0.04千瓦）的白熾燈，售價為18元/盞．假設兩種燈的照明亮度一樣，使用壽命都可以達到2800小時，已知小剛家所在地的電價是每千瓦0.5元．
（1）設照明時間是x小時，請用含x的代數式分別表示用一盞節(jié)能燈的費用和用一盞白熾燈的費用；（注：費用=燈的售價+電費）
（2）小剛想在這兩種燈中選購一盞，試用特殊值推斷：
照明時間在什么范圍內，選用白熾燈費用低；
照明時間在什么范圍內，選用節(jié)能燈費用低；
（3）小剛想在這兩種燈中選購兩盞，假定照明時間是3000小時，使用壽命都是2800小時，請你幫他設計費用最低的選燈方案，并說明理由．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據“費用=燈的售價+電費”直接列出函數關系式即可；
（2）根據“使用兩種燈的費用一樣多”可列方程49+0.0045x=18+0.02x，解得x=2000；根據“白熾燈費用低”，“節(jié)能燈費用低”列不等式求解即可．
（3）分下列三種情況討論：
①如果選用兩盞節(jié)能燈，則費用是98+0.0045×3000=111.5元；
②如果選用兩盞白熾燈，則費用是36+0.02×3000=96元；
③如果選用一盞節(jié)能燈和一盞白熾燈費用是67+0.0045×2800+0.02×200=83.6元．通過比較可得費用最低的方案．
解答：解：（1）∵0.009千瓦×0.5元/千瓦=0.0045元，0.04千瓦×0.5元/千瓦=0.02元，
∴用一盞節(jié)能燈的費用是（49+0.0045x）元，用一盞白熾燈的費用是（18+0.02x）元；

（2）①設照明時間是x小時，
由題意，得49+0.0045x=18+0.02x，解得x=2000，所以當照明時間是2000小時時，兩種燈的費用一樣多．
②當節(jié)能燈費用＞白熾燈費用時，49+0.0045x＞18+0.02x，即x＜2000．
所以當照明時間＜2000小時時，選用白熾燈費用低．
當節(jié)能燈費用＜白熾燈費用時，49+0.0045x＜18+0.02x，即x＞2000．
所以當照明時間超過2000小時時，選用節(jié)能燈費用低；

（3）分下列三種情況討論：
①如果選用兩盞節(jié)能燈，則費用是98+0.0045×3000=111.5元；
②如果選用兩盞白熾燈，則費用是36+0.02×3000=96元；
③如果選用一盞節(jié)能燈和一盞白熾燈，由（2）可知，當照明時間＞2000小時時，用節(jié)能燈比白熾燈費用低，所以節(jié)能燈用足2800小時時，費用最低．
費用是67+0.0045×2800+0.02×200=83.6元．
綜上所述，應各選用一盞燈，且節(jié)能燈使用2800小時，白熾燈使用200小時時，費用最低．
另外，本題第二小題還可以用特殊值法知識求解或者用函數圖象求解．
點評：（1）直接套用題目中所給出的公式即可列出關系式；
（2）①根據（1）中所列出的函數關系式，列出方程，即可求出x的值；
②再分別根據節(jié)能燈費用＞白熾燈費用與節(jié)能燈費用＜白熾燈費用兩種情況列出不等式，求出不等式的解集即可；
（3）根據題意分別計算出：
①選用兩盞節(jié)能燈；
②選用兩盞白熾燈；
③一盞節(jié)能燈和一盞白熾燈，所需的費用，進行比較大小即可．
考查學生對方案的設計與選擇，通過數學計算來研究現(xiàn)實生活中遇到的數學問題，體會數學分類思想在解題中的應用．