题目
Problem
Figure 2 shows a sketch of the curve with equation
y2=2x2+15x+10y
(a) Find
dxdy
in terms of x and y.
(4)
The curve is not defined for values of x in the interval (p,q), as shown in Figure 2.
(b) Using your answer to part (a) or otherwise, find the value of p and the value of q.
(Solutions relying entirely on calculator technology are not acceptable.)
(3)
题目中文翻译
图 2 给出了曲线的示意图,其方程为
y2=2x2+15x+10y
(a) 用 x,y 表示
dxdy
。
如图 2 所示,当 x 取区间 (p,q) 内的值时,曲线无定义。
(b) 利用 (a) 的结果或用其他方法,求 p 和 q 的值。
(完全依赖计算器技术的解法不被接受。)
解答
(a)
解法一
思路
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对曲线方程两边关于 x 隐式求导。所有含 y 的项都要乘上 dxdy,然后把导数项移到同一边并提取公因式。
答题过程
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Differentiating
y2=2x2+15x+10y
implicitly with respect to x gives
2ydxdy=4x+15+10dxdy.
Therefore,
(2y−10)dxdy=dxdy=4x+15,2y−104x+15.
(b)
解法一
思路
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由图形可知,无定义区间的两个端点是曲线左右两支的竖直切线位置。在这些位置,dxdy 无定义,因此令上一问导数的分母为零,先求 y,再代回曲线方程求两个端点的 x 坐标。
答题过程
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At the two endpoints of the interval, the curve has vertical tangents. Therefore, the denominator of
dxdy=2y−104x+15
is zero. Hence
2y−10=0,
so
y=5.
Substituting y=5 into the equation of the curve,
25=2x2+15x+25=(2x+5)(x+5)=2x2+15x+50,0,0.
Thus
x=−5orx=−25.
Since p<q,
p=−5,q=−25.
解法二
思路
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这是官方评分资料接受的另一条路线。把曲线方程整理成关于 y 的二次方程;对于给定的 x,曲线上存在实点的条件是该二次方程的判别式不小于零。因此,判别式小于零的 x 范围正是曲线无定义的区间。
答题过程
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Rearranging the equation as a quadratic in y gives
y2−10y−(2x2+15x)=0.
For real values of y, its discriminant must satisfy
Δ====(−10)2−4(1)[−(2x2+15x)]100+8x2+60x4(2x2+15x+25)4(2x+5)(x+5).
The curve is not defined when Δ<0, so
(2x+5)(x+5)<0.
The two critical values are x=−5 and x=−25. Since the product is negative between these values,
−5<x<−25.
Therefore,
p=−5,q=−25.