Skip to content
CalcGospel 國際數學圖譜
返回

CIE 9709 2024 November Paper 13 Q8

A Level / CIE / P1

CIE 9709 2024 Nov Paper 13 Paper · Question 8

题目

Problem

(a) Express 3x2−12x+143x^2 - 12x + 14 in the form 3(x+a)2+b3(x + a)^2 + b, where aa and bb are constants to be found.

[2]

The function f(x)=3x2−12x+14f(x) = 3x^2 - 12x + 14 is defined for x≥kx \geq k, where kk is a constant.

(b) Find the least value of kk for which the function f−1f^{-1} exists.

[1]

For the rest of this question, you should assume that kk has the value found in part (b).

(c) Find an expression for f−1(x)f^{-1}(x).

[3]

(d) Hence or otherwise solve the equation ff(x)=29ff(x) = 29.

[3]
题目中文翻译

(a) 将 3x2−12x+143x^2 - 12x + 14 表示为 3(x+a)2+b3(x + a)^2 + b 的形式,其中 aa 和 bb 为待求常数。

函数 f(x)=3x2−12x+14f(x) = 3x^2 - 12x + 14 定义在 x≥kx \geq k,其中 kk 是常数。

(b) 求使函数 f−1f^{-1} 存在的 kk 的最小值。

在本题余下部分,你应假设 kk 取 (b) 中求得的值。

(c) 求 f−1(x)f^{-1}(x) 的表达式。

(d) 由此或用其他方法解方程 ff(x)=29ff(x) = 29。

解答

(a)

解法一

思路

展开

提出 33 后对 x2−4xx^2-4x 配方,再调整常数项。

答题过程

展开

Completing the square gives

3x2−12x+14=3((x−2)2−4)+14=3(x−2)2+2.3x^2-12x+14=3\bigl((x-2)^2-4\bigr)+14=3(x-2)^2+2.

Thus a=−2a=-2 and b=2b=2.

(b)

解法一

思路

展开

反函数存在要求原函数一一对应。若定义域从顶点左边开始,抛物线的对称点会给出重复的函数值。

答题过程

展开

The parabola is strictly increasing for x≥2x\ge2. If k<2k<2, there are points 2−h2-h and 2+h2+h in the domain for sufficiently small h>0h>0, with the same value of ff. Thus the least possible value is k=2k=2.

(c)

解法一

思路

展开

令 y=f(x)y=f(x) 并反解 xx。原定义域保证 x−2≥0x-2\ge0,所以开平方取非负根。

答题过程

展开

From y=3(x−2)2+2y=3(x-2)^2+2 with x≥2x\ge2, we obtain x=2+(y−2)/3x=2+\sqrt{(y-2)/3}. As the range of ff is [2,∞)[2,\infty),

f−1(x)=2+x−23,x≥2.f^{-1}(x)=2+\sqrt{\frac{x-2}3},\qquad x\ge2.

(d)

解法一

思路

展开

用 (c) 的反函数逐层撤销两次 ff。由于值域包含在定义域里,两个复合方向都可以在此处使用。

答题过程

展开

Applying f−1f^{-1} to f(f(x))=29f(f(x))=29 gives

f(x)=f−1(29)=2+27/3=5.f(x)=f^{-1}(29)=2+\sqrt{27/3}=5.

Applying f−1f^{-1} again gives x=f−1(5)=2+3/3=3x=f^{-1}(5)=2+\sqrt{3/3}=3. Indeed f(3)=5f(3)=5 and f(5)=29f(5)=29.

解法二

思路

展开

直接代入配方形式也能化简,因为 f(x)−2f(x)-2 本身就是一个平方的倍数。

答题过程

展开

For x≥2x\ge2,

f(f(x))=3(f(x)−2)2+2=27(x−2)4+2.f(f(x))=3(f(x)-2)^2+2 =27(x-2)^4+2.

Setting this equal to 2929 gives (x−2)4=1(x-2)^4=1. The domain requires x−2≥0x-2\ge0, so x=3x=3.