Question

【題目】冠狀病毒是一個大型病毒家族，已知可引起感冒以及中東呼吸綜合征(MERS)和嚴重急性呼吸綜合征(SARS)等較嚴重疾病.而今年出現(xiàn)在湖北武漢的新型冠狀病毒(nCoV)是以前從未在人體中發(fā)現(xiàn)的冠狀病毒新毒株.人感染了新型冠狀病毒后常見體征有呼吸道癥狀發(fā)熱咳嗽氣促和呼吸困難等.在較嚴重病例中，感染可導致肺炎嚴重急性呼吸綜合征腎衰竭，甚至死亡.某醫(yī)院為篩查冠狀病毒，需要檢驗血液是否為陽性，現(xiàn)有份血液樣本，有以下兩種檢驗方式：

方式一：逐份檢驗，則需要檢驗n次.

方式二：混合檢驗，將其中且k≥2)份血液樣本分別取樣混合在一起檢驗.若檢驗結果為陰性，這k份的血液全為陰性，因而這k份血液樣本只要檢驗一次就夠了，如果檢驗結果為陽性，為了明確這k份血液究竟哪幾份為陽性，就要對這k份再逐份檢驗，此時這k份血液的檢驗次數(shù)總共為k+1.

假設在接受檢驗的血液樣本中，每份樣本的檢驗結果是陽性還是陰性都是獨立的，且每份樣本是陽性結果的概率為p(0<p<1).現(xiàn)取其中且k≥2)份血液樣本，記采用逐份檢驗，方式，樣本需要檢驗的總次數(shù)為，采用混合檢驗方式，樣本需要檢驗的總次數(shù)為.

（1）若，試求p關于k的函數(shù)關系式p=f(k).

（2）若p與干擾素計量相關，其中2)是不同的正實數(shù)，滿足x1=1且.

(i)求證：數(shù)列為等比數(shù)列；

(ii)當時采用混合檢驗方式可以使得樣本需要檢驗的總次數(shù)的期望值比逐份檢驗的總次數(shù)的期望值更少，求k的最大值.

Answer 1

【答案】（1）（2）(i)證明見解析；(ii)4

【解析】

（1）由題意分析可得,的可能取值為1,,即可求得,再由求解即可；

（2）(i)整理可得,即,可解得,即可得證；

(ii)由(i),由于,則,整理可得,設,利用導函數(shù)判斷的單調性,再根據即可求解.

（1）由已知得,的可能取值為1,,

所以,,

所以,

因為,即,

所以,

所以

（2）(i)證明:因為,

所以,

所以,

所以或（舍去）,

所以是以1為首項,以為公比的等比數(shù)列.

(ii)由(i)可知,則,即,

由題意可知,則有,

整理得,

設,則,

當時,；當時,,

故在上單調遞增,在上單調遞減,

又,,

所以的最大值為4.