Trong môi trường nuôi cấy ổn định người ta nhận thấy rằng: cứ sau đúng 5 ngày số lượng loài của vi khuẩn A tăng lên gấp đôi,

18/235

Trong môi trường nuôi cấy ổn định người ta nhận thấy rằng: cứ sau đúng 5 ngày số lượng loài của vi khuẩn A tăng lên gấp đôi, còn sau đúng 10 ngày số lượng loài của vi khuẩn B tăng lên gấp ba. Giả sử ban đầu có 50 con vi khuẩn A và 100 con vi khuẩn B, hỏi sau bao nhiêu ngày nuôi cấy trong môi trường đó thì số lượng vi khuẩn của cả hai loài bằng 20900 con, biết rằng tốc độ tăng trưởng của mỗi loài ở mọi thời điểm là như nhau?

20 ngày.

30 ngày.

40 ngày.

50 ngày.

Giải thích

Đáp án đúng là C

Phương pháp giải

Hàm số mũ.

Lời giải

Giả sử sau x ngày nuôi cấy thì số lượng vi khuẩn của cả hai loài bằng 20900 con

(ĐK x > 0).

Ở ngày thứ \(x\) số lượng vi khuẩn của loài \(A\) là: \(50 \times {2^{\frac{x}{5}}}\) con vi khuẩn.

Ở ngày thứ \(x\) số lượng vi khuẩn của loài \(B\) là: \(100 \times {3^{\frac{x}{{10}}}}\) con vi khuẩn.

Theo bài ra ta có phương trình: \(50 \times {2^{\frac{x}{5}}} + 100 \times {3^{\frac{x}{{10}}}} = 20900\) (*)

Xét hàm số \(f(x) = 50 \times {2^{\frac{x}{5}}} + 100 \times {3^{\frac{x}{{10}}}}\) có \(f'(x) = 10 \times {2^{\frac{x}{5}}}\ln 2 + 10 \times {3^{\frac{x}{{10}}}}\ln 3 > 0 \Rightarrow f(x)\) là hàm đồng biến trên khoảng \((0; + \infty )\) nên phương trình (*) có nhiều nhất một nghiệm trên khoảng \((0; + \infty )\). Mà \(x = 40\) thỏa mãn (*) nên phương trình (*) có nghiệm duy nhất là \(x = 40\).