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CalcGospel 國際數學圖譜
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IAL 2021 Oct Q2

A Level / Edexcel / P3

IAL 2021 Oct Paper · Question 2

题目

Problem

Figure 1 shows a sketch of part of the graph with equation y=f(x)y=f(x), where

f(x)=3x13+5xRf(x)=|3x-13|+5\qquad x\in\mathbb{R}

The vertex of the graph is at point PP, as shown in Figure 1.

(a) State the coordinates of PP.

(2)

(b) (i) State the range of ff.

(ii) Find the value of ff(4)ff(4)

(2)

(c) Solve, using algebra and showing your working,

162x>3x13+516-2x>|3x-13|+5
(4)

The graph with equation y=f(x)y=f(x) is transformed onto the graph with equation y=af(x+b)y=af(x+b).

The vertex of the graph with equation y=af(x+b)y=af(x+b) is (4,20)(4,20).

Given that aa and bb are constants,

(d) find the value of aa and the value of bb.

(2)
题目中文翻译

图 1 给出了图像 y=f(x)y=f(x) 的一部分,其中

f(x)=3x13+5xRf(x)=|3x-13|+5\qquad x\in\mathbb{R}

图中的点 PP 是图像的顶点。

(a) 写出点 PP 的坐标。

(b) (i) 写出 ff 的值域。

(ii) 求 ff(4)ff(4) 的值。

(c) 用代数方法并写出过程,解不等式

162x>3x13+516-2x>|3x-13|+5

图像 y=f(x)y=f(x) 经变换得到图像 y=af(x+b)y=af(x+b)

已知图像 y=af(x+b)y=af(x+b) 的顶点是 (4,20)(4,20)

aabb 为常数,

(d) 求 aabb 的值。

解答

(a)

解法一

思路

展开

绝对值函数在绝对值内部等于零时取得顶点。先求横坐标,再代回函数求纵坐标。

答题过程

展开

At the vertex,

3x13=0,3x-13=0,

so

x=133.x=\frac{13}{3}.

Also,

f(133)=1313+5=5.f\bigg(\frac{13}{3}\bigg) =\big|13-13\big|+5 =5.

Therefore

P=(133,5).\boxed{P=\bigg(\frac{13}{3},5\bigg)}.

(b)(i)

解法一

思路

展开

绝对值部分恒为非负数,因此函数的最小值为 55

答题过程

展开

Since

3x130,|3x-13|\geq 0,

we have

f(x)=3x13+55.f(x)=|3x-13|+5\geq 5.

Hence the range is

f(x)5.\boxed{f(x)\geq 5}.

(b)(ii)

解法一

思路

展开

复合函数 ff(4)ff(4) 表示先算 f(4)f(4),再把结果代入 ff

答题过程

展开

First,

f(4)=1213+5=6.f(4)=|12-13|+5=6.

Therefore

ff(4)=f(6)=1813+5=10.\begin{align*} ff(4)=&\,f(6) \\[4mm] =&\,|18-13|+5 \\[4mm] =&\,10. \end{align*}

Hence

ff(4)=10.\boxed{ff(4)=10}.

(c)

解法一

思路

展开

把常数移到左边后,利用 A<B|A|<B 等价于 B<A<B-B<A<B。最后分别解两个不等式并取交集。

答题过程

展开

We need to solve

162x>3x13+5.16-2x>|3x-13|+5.

Therefore

3x13<112x.|3x-13|<11-2x.

This requires 112x>011-2x>0. Using the definition of an absolute-value inequality,

(112x)<3x13<112x.-(11-2x)<3x-13<11-2x.

The left-hand inequality gives

11+2x<3x13x>2,\begin{align*} -11+2x<&\,3x-13 \\[4mm] x>&\,2, \end{align*}

while the right-hand inequality gives

3x13<112xx<245.\begin{align*} 3x-13<&\,11-2x \\[4mm] x<&\,\frac{24}{5}. \end{align*}

Both bounds also satisfy 112x>011-2x>0. Hence

2<x<245.\boxed{2<x<\frac{24}{5}}.

解法二

思路

展开

官方评分资料也允许在确认右边为正后,对不等式两边平方,化为二次不等式并用根的位置判断符号。

答题过程

展开

From

3x13<112x,|3x-13|<11-2x,

we first require

112x>0,11-2x>0,

so x<112x<\frac{11}{2}. We may then square both sides:

(3x13)2<(112x)2.(3x-13)^2<(11-2x)^2.

Expanding and simplifying,

9x278x+169<4x244x+1215x234x+48<0(5x24)(x2)<0.\begin{align*} 9x^2-78x+169<&\,4x^2-44x+121 \\[4mm] 5x^2-34x+48<&\,0 \\[4mm] (5x-24)(x-2)<&\,0. \end{align*}

The quadratic is negative between its roots, so

2<x<245.2<x<\frac{24}{5}.

This interval satisfies x<112x<\frac{11}{2}. Therefore

2<x<245.\boxed{2<x<\frac{24}{5}}.

(d)

解法一

思路

展开

先跟踪顶点的平移得到 bb,再利用纵向伸缩后的顶点高度求 aa

答题过程

展开

The vertex of y=f(x)y=f(x) is

(133,5).\bigg(\frac{13}{3},5\bigg).

For y=af(x+b)y=af(x+b), the vertex has xx-coordinate 44, so

4+b=133.4+b=\frac{13}{3}.

Hence

b=13.b=\frac{1}{3}.

The new vertex has yy-coordinate 2020, so

5a=20,5a=20,

and therefore

a=4.a=4.

Thus

a=4,b=13.\boxed{a=4,\qquad b=\frac{1}{3}}.