题目
Problem
The diagram shows the curve with equation
y=2x−32−3x−31+1
for x>0. The curve crosses the x-axis at points A and B and has a minimum point M.
(a) Find the exact coordinates of M.
[4]
(b) Find the area of the region bounded by the curve and the line segment AB.
[7]
题目中文翻译
图中显示了曲线
y=2x−32−3x−31+1
其中 x>0。该曲线与 x 轴相交于点 A 和 B,并有一个极小点 M。
(a) 求 M 的精确坐标。
[4]
(b) 求由曲线和线段 AB 围成区域的面积。
[7]
解答
(a)
解法一
思路
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直接对两个负指数项求导。提出共同的幂后,只需解关于 x1/3 的一次方程。
答题过程
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For x>0,
y′==−34x−5/3+x−4/3x−5/3(x1/3−34).
This changes from negative to positive at x=(4/3)3=64/27, so that is the minimum. Here x−1/3=3/4, giving y=2(3/4)2−3(3/4)+1=−1/8. Thus M=(64/27,−1/8).
解法二
思路
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把 x−1/3 当作新变量,配方就能直接读出最小值。
答题过程
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Let u=x−1/3, which takes all positive values. Then
y=2u2−3u+1=2(u−43)2−81.
The minimum occurs at the permitted value u=3/4, giving x=u−3=64/27 and y=−1/8.
(b)
解法一
思路
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先用 u=x−1/3 求两个横截距。曲线在这两个交点之间位于 x 轴下方,所以面积是积分的相反数。
答题过程
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With u=x−1/3, the intercept condition is (2u−1)(u−1)=0. Thus u=1/2 or u=1, corresponding to x=8 and x=1. For 1<x<8, 1/2<u<1 and the product is negative. Hence the area is
==−∫18(2x−2/3−3x−1/3+1)dx−[6x1/3−29x2/3+x]18−(2−25)=21.