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CalcGospel 國際數學圖譜
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P3 2025 May A Q6

A Level / Edexcel / P3

IAL 2025 May A Paper · Question 6

题目

Problem

Figure 2 shows a sketch of the curve with equation y=f(x)y=\mathrm{f}(x) where

f(x)=(2x−3)3e4x−2\mathrm{f}(x)=(2x-3)^3 e^{4x-2}

(a) Show that

f′(x)=2(Px+Q)(2x−3)ne4x−2\mathrm{f}'(x)=2(Px+Q)(2x-3)^n e^{4x-2}

where PP, QQ and nn are constants to be found.

(4)

(b) Hence find

(i) the xx coordinates of the stationary points on the curve with equation y=f(x)y=\mathrm{f}(x),

(ii) the range of the function g\mathrm{g} defined by

g(x)=8(2x−3)3e4x−2x≤32\mathrm{g}(x)=8(2x-3)^3 e^{4x-2}\qquad x\leq \frac32

(Solutions relying entirely on calculator technology are not acceptable.)

(4)
题目中文翻译

图 2 给出了曲线 y=f(x)y=\mathrm{f}(x) 的草图,其中

f(x)=(2x−3)3e4x−2\mathrm{f}(x)=(2x-3)^3 e^{4x-2}

(a) 证明

f′(x)=2(Px+Q)(2x−3)ne4x−2\mathrm{f}'(x)=2(Px+Q)(2x-3)^n e^{4x-2}

其中 PP、QQ 和 nn 是需要求出的常数。

(b) 由此求

(i) 曲线 y=f(x)y=\mathrm{f}(x) 上驻点的 xx 坐标,

(ii) 函数 g\mathrm{g} 的值域,其中

g(x)=8(2x−3)3e4x−2x≤32\mathrm{g}(x)=8(2x-3)^3 e^{4x-2}\qquad x\leq \frac32

(不接受完全依赖计算器技术的解法。)

解答

(a)

解法一

思路

展开

把 (2x−3)3(2x-3)^3 与 e4x−2\mathrm{e}^{4x-2} 看成两个因子,使用乘积法则和链式法则。然后提取共同因子 (2x−3)2e4x−2(2x-3)^2\mathrm{e}^{4x-2},整理成题目指定形式。

答题过程

展开

Using the product rule,

f′(x)= 6(2x−3)2e4x−2 +4(2x−3)3e4x−2= 2(2x−3)2e4x−2(3+2(2x−3))= 2(4x−3)(2x−3)2e4x−2.\begin{align*} f'(x)=&\,6(2x-3)^2\mathrm{e}^{4x-2}\\ &\,+4(2x-3)^3\mathrm{e}^{4x-2}\\ =&\,2(2x-3)^2\mathrm{e}^{4x-2} \big(3+2(2x-3)\big)\\ =&\,2(4x-3)(2x-3)^2 \mathrm{e}^{4x-2}. \end{align*}

Therefore,

P=4,Q=−3,n=2.\boxed{P=4,\qquad Q=-3,\qquad n=2}.

(b)(i)

解法一

思路

展开

承接 (a) 的因式分解结果。指数因子始终为正,因此导数为零只能来自两个代数因子 4x−34x-3 或 (2x−3)2(2x-3)^2。

答题过程

展开

At a stationary point, f′(x)=0f'(x)=0. From part (a),

2(4x−3)(2x−3)2e4x−2=0.2(4x-3)(2x-3)^2 \mathrm{e}^{4x-2}=0.

Since e4x−2>0\mathrm{e}^{4x-2}>0,

4x−3=0or2x−3=0.4x-3=0 \quad\text{or}\quad 2x-3=0.

Hence the xx coordinates are

x=34, 32.\boxed{x=\frac34,\ \frac32}.

(b)(ii)

解法一

思路

展开

g(x)=8f(x)g(x)=8f(x),所以驻点横坐标不变。在限制 x≤32x\leq\frac32 下,x=34x=\frac34 给出最小值,而右端点 x=32x=\frac32 给出最大值 0;还需注意当 x→−∞x\to-\infty 时函数从下方趋近 0,不会产生更大的值。

答题过程

展开

At x=34x=\dfrac34,

g(34)= 8(2⋅34−3)3e4(3/4)−2= 8(−32)3e= −27e.\begin{align*} g\bigg(\frac34\bigg) =&\,8\bigg(2\cdot\frac34-3\bigg)^3 \mathrm{e}^{4(3/4)-2}\\ =&\,8\bigg(-\frac32\bigg)^3\mathrm{e}\\ =&\,-27\mathrm{e}. \end{align*}

At the endpoint x=32x=\dfrac32,

g(32)=0.g\bigg(\frac32\bigg)=0.

Also, g(x)<0g(x)<0 for x<32x<\dfrac32, and g(x)→0g(x)\to0 from below as x→−∞x\to-\infty. Therefore, the range is

−27e≤g(x)≤0.\boxed{-27\mathrm{e}\leq g(x)\leq0}.