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CalcGospel 國際數學圖譜
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IAL 2021 June Q6

A Level / Edexcel / P3

IAL 2021 June Paper · Question 6

题目

Problem

Given that kk is a positive constant,

(a) on separate diagrams, sketch the graph with equation

(i) y=k2xy=k-2|x|

(ii) y=2xk3y=\left|2x-\dfrac{k}{3}\right|

Show on each sketch the coordinates, in terms of kk, of each point where the graph meets or cuts the axes.

(4)

(b) Hence find, in terms of kk, the values of xx for which

2xk3=k2x\left|2x-\frac{k}{3}\right|=k-2|x|

giving your answers in simplest form.

(4)
题目中文翻译

已知 kk 为正常数。

(a) 在分别的图上,画出下列方程所表示图像的草图:

(i) y=k2xy=k-2|x|

(ii) y=2xk3y=\left|2x-\dfrac{k}{3}\right|

在每幅图上用 kk 表示图像与坐标轴相交或接触的各点坐标。

(b) 由此求满足

2xk3=k2x\left|2x-\frac{k}{3}\right|=k-2|x|

xx 值,并将答案化为最简形式。

解答

(a)(i)

解法一

思路

展开

函数 y=k2xy=k-2|x| 关于 yy 轴对称,是开口向下的 V 形。先找顶点,再令 y=0y=0 求两边的 xx 轴截距。

答题过程

展开

For

y=k2x,y=k-2|x|,

the maximum occurs at x=0x=0, so the vertex and yy-intercept are

(0,k).(0,k).

For the xx-intercepts,

k2x=0,x=k2,\begin{align*} k-2|x|=&\,0,\\[2mm] |x|=&\,\frac{k}{2}, \end{align*}

so

x=±k2.x=\pm\frac{k}{2}.

Thus the xx-intercepts are

(k2,0)and(k2,0).\left(-\frac{k}{2},0\right) \quad\text{and}\quad \left(\frac{k}{2},0\right).

(a)(ii)

解法一

思路

展开

绝对值图像是开口向上的 V 形。令绝对值内部等于零得到顶点与 xx 轴截距,再令 x=0x=0yy 轴截距。

答题过程

展开

For

y=2xk3,y=\left|2x-\frac{k}{3}\right|,

the minimum occurs when

2xk3=0.2x-\frac{k}{3}=0.

Hence the vertex and xx-intercept are

(k6,0).\left(\frac{k}{6},0\right).

At x=0x=0,

y=k3=k3,y=\left|-\frac{k}{3}\right|=\frac{k}{3},

so the yy-intercept is

(0,k3).\left(0,\frac{k}{3}\right).

(b)

解法一

思路

展开

根据两幅 V 形图像的相关线段分段去掉绝对值。左侧交点满足 x<0x<0;右侧交点满足 xk6x\geq\frac{k}{6}。分别解两个一次方程。

答题过程

展开

We solve

2xk3=k2x.\left|2x-\frac{k}{3}\right|=k-2|x|.

For the left intersection, x<0x<0. Hence

x=xand2xk3=k32x.|x|=-x \quad\text{and}\quad \left|2x-\frac{k}{3}\right| =\frac{k}{3}-2x.

Therefore

k32x=k+2x,x=k6.\begin{align*} \frac{k}{3}-2x=&\,k+2x,\\[2mm] x=&\,-\frac{k}{6}. \end{align*}

For the right intersection, xk6x\geq\frac{k}{6}. Hence

x=xand2xk3=2xk3.|x|=x \quad\text{and}\quad \left|2x-\frac{k}{3}\right| =2x-\frac{k}{3}.

Therefore

2xk3=k2x,x=k3.\begin{align*} 2x-\frac{k}{3}=&\,k-2x,\\[2mm] x=&\,\frac{k}{3}. \end{align*}

Thus

x=k6,x=k3.\boxed{x=-\frac{k}{6},\qquad x=\frac{k}{3}}.

解法二

思路

展开

官方评分说明提到平方路线,但单独平方只会得到右侧交点。因此先在 x0x\geq0 的部分平方求出 x=k3x=\frac{k}{3},再另行处理 x<0x<0 的分支,补足另一解。

答题过程

展开

For x0x\geq0, the equation becomes

2xk3=k2x.\left|2x-\frac{k}{3}\right|=k-2x.

Squaring gives

(2xk3)2=(k2x)2.\left(2x-\frac{k}{3}\right)^2=(k-2x)^2.

Using the difference of two squares,

(4x4k3)(2k3)=0,x=k3,\begin{align*} \left(4x-\frac{4k}{3}\right) \left(\frac{2k}{3}\right)=&\,0,\\[2mm] x=&\,\frac{k}{3}, \end{align*}

since k>0k>0.

For x<0x<0,

2xk3=k32x\left|2x-\frac{k}{3}\right| =\frac{k}{3}-2x

and

k2x=k+2x.k-2|x|=k+2x.

Thus

k32x=k+2x,x=k6.\begin{align*} \frac{k}{3}-2x=&\,k+2x,\\[2mm] x=&\,-\frac{k}{6}. \end{align*}

Both values satisfy their respective branch conditions, so

x=k6,x=k3.\boxed{x=-\frac{k}{6},\qquad x=\frac{k}{3}}.