题目
Problem
y=arsinhx+arsinh(x1),x>0
(a) Show that
dxdy=x1+x2x−1
(b) Hence determine the exact value of y for which dxdy=0, giving your answer as a
simplified natural logarithm.
(2)
(3)
题目中文翻译
y=arsinhx+arsinh(x1),x>0
(a) 证明
dxdy=x1+x2x−1
(b) 由此求出使 dxdy=0 时的 y 的准确值,并将答案写成最简自然对数形式。
解答
(a)
解法一
思路
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分别对两个反双曲正弦项求导。第二项要使用链式法则;又因 x>0,所以 1+x−2=1+x2/x,可直接合并成目标分式。
答题过程
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Differentiating with respect to x,
dxdy=1+x21−1+x−2x−2.
Since x>0,
1+x−2=x1+x2.
Therefore,
dxdy==1+x21−x1+x21x1+x2x−1,
as required.
(b)
解法一
思路
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“Hence” 要直接令 (a) 的导数为零。由于定义域内分母恒正,只需令分子为零得到 x=1;代回原式后,使用 arsinhu=ln(u+u2+1),再合并对数。
答题过程
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From part (a),
x1+x2x−1=0.
Since x>0, the denominator is positive. Hence
x−1=0,
so x=1. Substituting into the original expression,
y====2arsinh12ln(1+2)ln((1+2)2)ln(3+22).
解法二
思路
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官方评分资料还接受由 sinh(y/2)=1 转成指数方程。令 u=ey/2>0 后得到二次方程,舍去负根,再把结果写成最简自然对数。
答题过程
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As in the first method, part (a) gives x=1, and hence
y=2arsinh1.
Therefore,
sinh(2y)=1.
Using the exponential definition of sinh,
2ey/2−e−y/2=1.
Let u=ey/2, where u>0. Multiplying by 2u gives
u2−2u−1=0.
Thus
u=1±2.
Since u>0, only u=1+2 is valid. Hence
2y=y==ln(1+2),2ln(1+2)ln(3+22).