题目
Problem
A curve has equation y=f(x), where
f′′(x)=x3/26+x,x>0.
The point P(4,−50) lies on the curve.
Given that f′(x)=−4 at P,
(a) find the equation of the normal at P, writing your answer in the form y=mx+c, where m and c are constants,
(3)
(b) find f(x).
(8)
解答
(a)
解法一
思路
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在点 P 处,切线斜率是 −4。法线斜率是它的负倒数,所以是 41。
答题过程
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The gradient of the tangent at P is −4, so the gradient of the normal is
41.
Using P(4,−50),
y+50=y=41(x−4)41x−51.
(b)
解法一
思路
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已知的是二阶导数,所以要积分两次。第一次积分后用 f′(4)=−4 求第一个常数;第二次积分后用 f(4)=−50 求第二个常数。
答题过程
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Write
f′′(x)=6x−3/2+x.
Integrate once:
f′(x)==6⋅−1/2x−1/2+21x2+k−12x−1/2+21x2+k.
Use f′(4)=−4:
−4===−12(4)−1/2+21(4)2+k−6+8+k2+k.
So
k=−6.
Thus
f′(x)=−12x−1/2+21x2−6.
Integrate again:
f(x)==−12⋅1/2x1/2+21⋅3x3−6x+d−24x1/2+61x3−6x+d.
Use f(4)=−50:
−50====−24(4)1/2+61(4)3−6(4)+d−48+664−24+d−72+332+d−3184+d.
Hence
d=334.
Therefore
f(x)=−24x+61x3−6x+334.