曲线的方程为 y=x2e2xy = x^2 e^{2x}。

  1. ((i))

    求 dydx\dfrac{dy}{dx} 的表达式。

  2. ((ii))

    求 xx 的取值范围,使得 yy 随 xx 的增大而减小。

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完整解法

4((i))

1. Identify the two factors and apply the product rule.

Let u=x2u=x^2 and v=e2xv=e^{2x}.

dydx=udvdx+vdudx\frac{dy}{dx}=u\frac{dv}{dx}+v\frac{du}{dx}

2. Differentiate each factor and simplify the expression.

dudx=2x,dvdx=2e2x\frac{du}{dx}=2x, \qquad \frac{dv}{dx}=2e^{2x}

So,
dydx=x2(2e2x)+e2x(2x)\frac{dy}{dx}=x^2(2e^{2x})+e^{2x}(2x)

dydx=2x2e2x+2xe2x\frac{dy}{dx}=2x^2e^{2x}+2xe^{2x}

dydx=2xe2x(x+1)\frac{dy}{dx}=2xe^{2x}(x+1)

答案

dydx=2xe2x+2x2e2x=2xe2x(x+1)\frac{dy}{dx}=2xe^{2x}+2x^2e^{2x}=2xe^{2x}(x+1)

4((ii))

1. Use the condition for a decreasing function.

For yy to decrease as xx increases,
dydx<0.\frac{dy}{dx}<0.
From part (i),
2xe2x(x+1)<0.2xe^{2x}(x+1)<0.

2. Remove the always-positive factor from the inequality.

Since e2x>0e^{2x}>0 for all real xx, and 2>02>0,
2xe2x(x+1)<0  ⟺  x(x+1)<0.2xe^{2x}(x+1)<0 \iff x(x+1)<0.

3. Solve the sign inequality.

The critical values are
x=0orx+1=0,x=0 \quad \text{or} \quad x+1=0,
so
x=0orx=−1.x=0 \quad \text{or} \quad x=-1.
The product x(x+1)x(x+1) is negative between the two roots.
Therefore,
−1<x<0.-1<x<0.

答案

−1<x<0-1<x<0

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