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CalcGospel 國際數學圖譜
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P3 2022 Oct Q6

A Level / Edexcel / P3

IAL 2022 Oct Paper · Question 6

题目

Problem

y=2+3sin⁡xcos⁡x+sin⁡xy=\frac{2+3\sin x}{\cos x+\sin x}

Show that

dydx=atan⁡x+bsec⁡x+csec⁡x+2sin⁡x\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}=\frac{a\tan x+b\sec x+c}{\sec x+2\sin x}

where aa, bb and cc are integers to be found.

(6)
题目中文翻译 y=2+3sin⁡xcos⁡x+sin⁡xy=\frac{2+3\sin x}{\cos x+\sin x}

证明

dydx=atan⁡x+bsec⁡x+csec⁡x+2sin⁡x\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}=\frac{a\tan x+b\sec x+c}{\sec x+2\sin x}

其中 aa、bb 和 cc 是需要求出的整数。

解答

解法一

思路

展开

先用商法则求导。展开分子与分母后使用 sin⁡2x+cos⁡2x=1\sin^2x+\cos^2x=1 化简,最后把分子、分母同乘 sec⁡x\sec x,得到题目指定形式。

答题过程

展开

Using the quotient rule,

dydx= (cos⁡x+sin⁡x)(3cos⁡x)(cos⁡x+sin⁡x)2 −(2+3sin⁡x)(−sin⁡x+cos⁡x)(cos⁡x+sin⁡x)2\begin{align*} \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} =&\,\frac{(\cos x+\sin x)(3\cos x)} {(\cos x+\sin x)^2} \\ &\,-\frac{(2+3\sin x)(-\sin x+\cos x)} {(\cos x+\sin x)^2} \end{align*}

Expanding the numerator,

N= 3cos⁡2x+3sin⁡xcos⁡x +2sin⁡x+3sin⁡2x−2cos⁡x −3sin⁡xcos⁡x= 3+2sin⁡x−2cos⁡x\begin{align*} N=&\,3\cos^2x+3\sin x\cos x \\ &\,+2\sin x+3\sin^2x-2\cos x \\ &\,-3\sin x\cos x \\ =&\,3+2\sin x-2\cos x \end{align*}

Also,

(cos⁡x+sin⁡x)2=1+2sin⁡xcos⁡x(\cos x+\sin x)^2 =1+2\sin x\cos x

Therefore

dydx=3+2sin⁡x−2cos⁡x1+2sin⁡xcos⁡x\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} =\frac{3+2\sin x-2\cos x} {1+2\sin x\cos x}

Multiplying the numerator and denominator by sec⁡x\sec x,

dydx=2tan⁡x+3sec⁡x−2sec⁡x+2sin⁡x\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} =\frac{2\tan x+3\sec x-2} {\sec x+2\sin x}

Hence

a=2,b=3,c=−2\boxed{a=2,\quad b=3,\quad c=-2}