题目
Problem
Figure 1 shows a sketch of part of the curve C with equation y=f(x) where
f(x)=6xln(4x)x>0
The curve cuts the x-axis at point P
(a) State the x coordinate of P
(1)
The point Q, shown in Figure 1, is the stationary point on C
(b) Use calculus to find the exact coordinates of Q
(5)
(c) Hence find the range of the function g(x) where
g(x)=−2f(x)
(2)
题目中文翻译
图 1 给出了曲线 C 的一部分草图,曲线方程为 y=f(x),其中
f(x)=6xln(4x)x>0
曲线在点 P 处与 x 轴相交。
(a) 写出 P 的 x 坐标。
图 1 中所示的点 Q 是曲线 C 上的驻点。
(b) 使用微积分求 Q 的精确坐标。
(c) 由此求函数 g(x) 的值域,其中
g(x)=−2f(x)
解答
(a)
解法一
思路
展开
曲线与 x 轴相交时 f(x)=0。由于定义域为 x>0,所以 x 不可能为零,只需令对数因子等于零。
答题过程
展开
At the x-axis, f(x)=0. Since x>0,
ln(4x)=0.
Therefore,
4x=1,
so the x coordinate of P is
41.
(b)
解法一
思路
展开
对 6xln(4x) 使用乘积法则求导,再令导数为零。解出驻点的 x 坐标后代回原函数,并把指数和系数化到最简。
答题过程
展开
Using the product rule,
f′(x)==6(2x1ln(4x)+x⋅x1)x3ln(4x)+x6.
At the stationary point, f′(x)=0. Since x>0, multiply by x:
3ln(4x)+6=0.
Hence
ln(4x)=−2,
so
4x=e−2⟹x=4e21.
Substituting this into f(x),
f(4e21)===64e21ln(e−2)6⋅2e1⋅(−2)−e6.
Therefore,
Q(4e21,−e6).
(c)
解法一
思路
展开
由上一问及题图可知,f 的最小值为 −e6。变换 g(x)=−2f(x) 会把图像关于 x 轴翻折并纵向放大 2 倍,因此原来的最小值变成 g 的最大值。
答题过程
展开
From part (b), the minimum value of f is
−e6.
Since g(x)=−2f(x), its maximum value is
−2(−e6)=e12.
Also, f(x)→∞ as x→∞, so g(x) is unbounded below. Therefore, the range is
g(x)≤e12.