题目
Problem
In this question you must show all stages of your working.
Solutions relying entirely on calculator technology are not acceptable.
A curve has equation
y=256x4−304x−35+x227x=0
(a) Find dxdy
(3)
(b) Hence find the coordinates of the stationary points of the curve.
(5)
题目中文翻译
在本题中,你必须展示所有的计算步骤。纯依赖计算器技术求解的方案是不可接受的。
一条曲线的方程为:
y=256x4−304x−35+x227x=0
(a) 求导数 dxdy。 (3)
(b) 由此求出该曲线所有驻点(Stationary points)的坐标。 (5)
解答
(a)
解法一
思路
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为了求导,我们首先需要将曲线方程中的分式项写成指数幂的形式:
x227=27x−2
因此曲线方程可以重写为:
y=256x4−304x−35+27x−2
根据导数法则:
- dxd(xn)=nxn−1
- 对于常数项,其导数为 0
逐项对 y 求导即可。
答题过程
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Rewrite the curve equation by expressing the last term as a power of x:
y=256x4−304x−35+27x−2
Differentiate with respect to x term-by-term:
dxdy===256(4x3)−304(1)−0+27(−2x−3)1024x3−304−54x−31024x3−304−x354
(b)
解法一:换元法求解一元二次方程
思路
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-
设定驻点条件:
在驻点处,曲线的斜率为 0,即令导数等于 0:
1024x3−304−x354=0
-
化简方程为多项式形式:
在方程两边同乘以 x3 (因为 x=0):
1024(x3)2−304(x3)−54=0
同除以公约数 2 以简化方程:
512(x3)2−152(x3)−27=0
-
利用换元法解关于 x3 的方程:
令 u=x3,上面的方程可写作一个关于 u 的一元二次方程:
512u2−152u−27=0
将此方程因式分解或利用求根公式求出 u 的两个根:
(8u+1)(64u−27)=0⟹u=−81或u=6427
-
求出自变量 x 的值:
由于 u=x3,对两个根分别进行开立方根(Cube root)计算:
- 若 x3=−81⟹x=−21
- 若 x3=6427⟹x=43
-
代回原曲线方程求解 y 坐标:
- 将 x=−21 代入原曲线方程中计算 y。
- 将 x=43 代入原曲线方程中计算 y。
最终写出所有驻点坐标。
答题过程
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At the stationary points, the gradient is zero:
dxdy=0⟹1024x3−304−x354=0
Since x=0, multiply the entire equation by x3:
1024(x3)2−304(x3)−54=0
Divide by 2:
512(x3)2−152(x3)−27=0
Let u=x3. The equation becomes:
512u2−152u−27=0
Factorize the quadratic expression:
(8u+1)(64u−27)=0
This gives two possible values for u:
u=−81oru=6427
Substitute back u=x3 and take the cube root:
Now, find the corresponding y-coordinates by substituting x back into the original curve equation:
The coordinates of the stationary points are:
(−21,241)and(43,−134)