曲线 的方程为 。
- (i)
在不使用计算器的情况下,求 可取的值的集合。
- (ii)
草拟 的图像,清晰写出所有渐近线的方程,以及所有极值点和与坐标轴交点的坐标。
- (iii)
通过在 (ii) 的同一图中绘制合适的图像,求出 (其中 )的取值范围,使得方程 至少有一个正实根,结果精确到小数点后3位。
它不会直接告诉你答案,而是问你卡在哪一步看看 AI 是怎么陪你一步步弄懂这道题的
完整解法
(i)
1. 将分式函数方程转化为关于 $x$ 的二次方程
由 ,整理得:
2. 利用实根存在条件 $\Delta \ge 0$ 列出关于 $y$ 的不等式并求解
因为 为实数,所以该二次方程的判别式必须满足 :
解得 或 。
因此, 可取的值的集合为 。
(ii)
1. 求渐近线方程
对 进行化简:
当 时,,故垂直渐近线为 。
当 时,,故斜渐近线为 。
2. 求转折点坐标与坐标轴截距
求导:。
得 或 。
当 时,,极小值点为 ;
当 时,,极大值点为 。
与 轴交点:当 时,,交点为 。
与 轴交点: 的 ,无实根,故与 轴无交点。
3. 绘制曲线草图
画出两条虚线渐近线 与 ,标出极小值点 、极大值点 和 轴截距 ,绘制分居于垂直渐近线两侧的双分支双曲线草图。
渐近线方程为 和 ;拐点(转折点)坐标为 和 ; 轴截距为 ,无 轴截距。
(iii)
1. 将代数方程变形为几何距离/圆的方程结构
原方程为:
两边同除以 (因为 显然不是原方程的根):
即:
这表示以点 为圆心、半径为 的圆 与曲线 的交点方程。
2. 借助图像分析曲线 $C$ 在 $x > 0$ 区域与圆相交的临界条件
原方程有至少一个正实根 ,等价于圆 与曲线 在 的区域至少有一个交点。
观察 (ii) 中的图像:
对于 ,曲线 位于第四象限,其 值从 时的 连续单调递减至 。
当 时,点 趋近于 。
圆心 到边界点 的距离为:
当 从 增加到 时,点 到 的距离 严格单调递增,且范围为 。
因此,当 时,圆必与曲线 在 区域有交点(即正实根)。
3. 给出精确到 3 位小数的 $k$ 的取值范围
计算临界值:
保留三位小数,得 。
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