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CalcGospel 國際數學圖譜
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P1 2026 Jan A Q3

A Level / Edexcel / P1

IAL 2026 Jan A Paper · Question 3

题目

Problem

f(x)=(4+3x)2x,x>0\begin{align*} f(x)=\frac{(4+3\sqrt{x})^2}{x}, \qquad x>0 \end{align*}

(a) Find f′(x)f'(x), writing the answer in simplest form.

(5)

(b) Hence find an equation of the tangent to the curve y=f(x)y=f(x) at the point (4,25)(4,25). Write the answer in the form y=mx+cy=mx+c, where mm and cc are constants to be found.

(3)
题目中文翻译

已知

f(x)=(4+3x)2x,x>0.\begin{align*} f(x)=\frac{(4+3\sqrt{x})^2}{x}, \qquad x>0. \end{align*}

(a) 求 f′(x)f'(x),并将答案化为最简形式。

(b) 由此求曲线 y=f(x)y=f(x) 在点 (4,25)(4,25) 处的切线方程。将答案写成 y=mx+cy=mx+c 的形式,其中 mm 和 cc 为待求常数。

解答

(a)

解法一

思路

展开

先展开分子,再逐项除以 xx,把函数改写成幂函数之和。这样求导会比直接使用商法则更稳。

答题过程

展开

First expand the numerator:

(4+3x)2= 16+24x+9x.\begin{align*} (4+3\sqrt{x})^2 =&\,16+24\sqrt{x}+9x. \end{align*}

Hence

f(x)= 16+24x+9xx= 16x−1+24x−1/2+9.\begin{align*} f(x) =&\,\frac{16+24\sqrt{x}+9x}{x}\\ =&\,16x^{-1}+24x^{-1/2}+9. \end{align*}

Differentiate term by term:

f′(x)= −16x−2+24(−12)x−3/2= −16x−2−12x−3/2.\begin{align*} f'(x) =&\,-16x^{-2}+24\left(-\frac12\right)x^{-3/2}\\ =&\,-16x^{-2}-12x^{-3/2}. \end{align*}

Therefore

f′(x)=−16x2−12x3/2.\begin{align*} f'(x) =-\frac{16}{x^2}-\frac{12}{x^{3/2}}. \end{align*}

解法二

思路

展开

保留原来的分式结构,直接使用商法则。先对分子作复合函数求导,再提取公因式,能够很快化到与解法一相同的最简结果。

答题过程

展开

Let

u=(4+3x)2,v=x.\begin{align*} u=(4+3\sqrt{x})^2, \qquad v=x. \end{align*}

Then

u′= 2(4+3x)32x= 3(4+3x)x,v′=1.\begin{align*} u' =&\,2(4+3\sqrt{x})\frac{3}{2\sqrt{x}}\\ =&\,\frac{3(4+3\sqrt{x})}{\sqrt{x}}, \qquad v'=1. \end{align*}

By the quotient rule,

f′(x)= x3(4+3x)x−(4+3x)2x2= (4+3x)(3x−4−3x)x2= −4(4+3x)x2= −16x2−12x3/2.\begin{align*} f'(x) =&\,\frac{x\dfrac{3(4+3\sqrt{x})}{\sqrt{x}} -(4+3\sqrt{x})^2}{x^2}\\ =&\,\frac{(4+3\sqrt{x}) \bigl(3\sqrt{x}-4-3\sqrt{x}\bigr)}{x^2}\\ =&\,-\frac{4(4+3\sqrt{x})}{x^2}\\ =&\,-\frac{16}{x^2}-\frac{12}{x^{3/2}}. \end{align*}

(b)

解法一

思路

展开

切线斜率就是该点的导数值。因为题目说 hence,所以直接使用 (a) 的 f′(x)f'(x),代入 x=4x=4 得到斜率,再用点斜式求直线方程。

答题过程

展开

At x=4x=4,

f′(4)= −1642−1243/2= −1−128= −52.\begin{align*} f'(4) =&\,-\frac{16}{4^2}-\frac{12}{4^{3/2}}\\ =&\,-1-\frac{12}{8}\\ =&\,-\frac52. \end{align*}

The tangent passes through (4,25)(4,25), so

y−25= −52(x−4)y= −52x+10+25y= −52x+35.\begin{align*} y-25=&\,-\frac52(x-4)\\ y=&\,-\frac52x+10+25\\ y=&\,-\frac52x+35. \end{align*}