题目
Problem
g(x)=x(x+3)3x3+8x2−3x−6≡Ax+B+xC+x+3D
(a) Find the values of the constants A, B, C and D.
(5)
A curve has equation
y=g(x)x>0
Using the answer to part (a),
(b) find g′(x).
(2)
(c) Hence, explain why g′(x)>3 for all values of x in the domain of g.
(1)
题目中文翻译
g(x)=x(x+3)3x3+8x2−3x−6≡Ax+B+xC+x+3D
(a) 求常数 A,B,C,D 的值。
曲线的方程为
y=g(x)x>0
利用第 (a) 问的答案,
(b) 求 g′(x)。
(c) 进而说明为什么对于 g 的定义域内所有 x 的值,都有 g′(x)>3。
解答
(a)
解法一
思路
展开
先把等式两边同乘 x(x+3),建立多项式恒等式。代入 x=0 和 x=−3 可直接求出 C,D,再比较 x3,x2 的系数求出 A,B。
答题过程
展开
Multiplying the identity by x(x+3) gives
3x3+8x2−3x−6≡(Ax+B)x(x+3)+C(x+3)+Dx.
Setting x=0 gives
−6=3C⟹C=−2.
Setting x=−3 gives
−6=−3D⟹D=2.
Expanding the right-hand side,
3x3+8x2−3x−6≡Ax3+(3A+B)x2+(3B+C+D)x+3C.
Comparing the coefficients of x3 and x2 gives
A=3
and
3A+B=8⟹B=−1.
Therefore,
A=3,B=−1,C=−2,D=2.
解法二
思路
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官方替代路线先用多项式除法取出线性商,直接得到 A,B。再把余式部分作部分分式分解,求出 C,D。
答题过程
展开
Dividing the numerator by x(x+3)=x2+3x gives
3x3+8x2−3x−6=(3x−1)(x2+3x)−6.
Hence,
g(x)=3x−1−x(x+3)6.
Now let
−x(x+3)6=xC+x+3D.
Then
−6=C(x+3)+Dx.
Setting x=0 gives C=−2, while setting x=−3 gives D=2. Therefore,
A=3,B=−1,C=−2,D=2.
(b)
解法一
思路
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承接 (a),先写出分解后的 g(x),再逐项求导。常数项导数为零,而 x−1 求导后会产生负号。
答题过程
展开
From part (a),
g(x)=3x−1−x2+x+32.
Differentiating term by term gives
g′(x)=3+x22−(x+3)22.
(c)
解法一
思路
展开
承接 (b)。定义域中 x>0,所以 x+3>x>0;分母较小的 1/x2 较大,因此导数中两项分式之差为正。
答题过程
展开
Since x>0,
x+3>x>0.
Therefore,
x22>(x+3)22,
so
x22−(x+3)22>0.
It follows from part (b) that
g′(x)>3
for every x in the domain of g.
解法二
思路
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也可以把 (b) 中两个分式合并。所得分母在 x>0 时为正,分子也为正,因此 g′(x) 是 3 加上一个正数。
答题过程
展开
From part (b),
g′(x)===3+x22−(x+3)223+x2(x+3)22((x+3)2−x2)3+x2(x+3)22(6x+9).
For x>0, both 2(6x+9) and x2(x+3)2 are positive. Hence,
g′(x)>3.