曲线 y=2tan⁡3x−1y = 2\tan 3x - 1 在点 P(π3,−1)P\left(\frac{\pi}{3}, -1\right) 处的法线交 yy 轴于点 AA,交 xx 轴于点 BB。求三角形 AOBAOB 的精确面积。

先不看答案,让 AI 诊断你卡在哪里?

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

10

1. Differentiate the equation of the curve to find the gradient function.

y=2tan⁡3x−1y = 2\tan 3x - 1
dydx=2(3sec⁡23x)=6sec⁡23x\frac{dy}{dx} = 2(3\sec^2 3x) = 6\sec^2 3x

2. Evaluate the gradient of the tangent at $x = \frac{\pi}{3}$.

At x=π3x = \frac{\pi}{3},
dydx=6sec⁡2(3×π3)=6sec⁡2(π)\frac{dy}{dx} = 6\sec^2\left(3 \times \frac{\pi}{3}\right) = 6\sec^2(\pi)
Since cos⁡(π)=−1\cos(\pi) = -1, sec⁡(π)=−1\sec(\pi) = -1.
dydx=6(−1)2=6\frac{dy}{dx} = 6(-1)^2 = 6
So the gradient of the tangent is mt=6m_t = 6.

3. Find the gradient of the normal.

Gradient of normal mn=−1mt=−16m_n = -\frac{1}{m_t} = -\frac{1}{6}.

4. Find the equation of the normal at $P\left(\frac{\pi}{3}, -1\right)$.

y−(−1)=−16(x−π3)y - (-1) = -\frac{1}{6}\left(x - \frac{\pi}{3}\right)
y+1=−16x+π18y + 1 = -\frac{1}{6}x + \frac{\pi}{18}
y=−16x+π18−1y = -\frac{1}{6}x + \frac{\pi}{18} - 1

5. Find the coordinates of $A$ ($y$-intercept) and $B$ ($x$-intercept).

At AA, x=0  ⟹  y=π18−1x = 0 \implies y = \frac{\pi}{18} - 1. So A(0,π18−1)A\left(0, \frac{\pi}{18} - 1\right).
At BB, y=0  ⟹  0=−16x+π18−1y = 0 \implies 0 = -\frac{1}{6}x + \frac{\pi}{18} - 1
16x=π18−1\frac{1}{6}x = \frac{\pi}{18} - 1
x=π3−6x = \frac{\pi}{3} - 6. So B(π3−6,0)B\left(\frac{\pi}{3} - 6, 0\right).

6. Calculate the exact area of triangle $AOB$.

Area =12×∣xB∣×∣yA∣= \frac{1}{2} \times |x_B| \times |y_A|
Since π≈3.14\pi \approx 3.14, π18−1<0\frac{\pi}{18} - 1 < 0 and π3−6<0\frac{\pi}{3} - 6 < 0.
∣yA∣=1−π18|y_A| = 1 - \frac{\pi}{18} and ∣xB∣=6−π3|x_B| = 6 - \frac{\pi}{3}.
Area =12(6−π3)(1−π18)= \frac{1}{2} \left(6 - \frac{\pi}{3}\right) \left(1 - \frac{\pi}{18}\right)
Notice that 1−π18=16(6−π3)1 - \frac{\pi}{18} = \frac{1}{6}\left(6 - \frac{\pi}{3}\right).
Area =12(6−π3)×16(6−π3)=112(6−π3)2= \frac{1}{2} \left(6 - \frac{\pi}{3}\right) \times \frac{1}{6}\left(6 - \frac{\pi}{3}\right) = \frac{1}{12}\left(6 - \frac{\pi}{3}\right)^2
Alternatively, 112(π3−6)2\frac{1}{12}\left(\frac{\pi}{3} - 6\right)^2.

答案

112(π3−6)2\frac{1}{12}\left(\frac{\pi}{3} - 6\right)^2

AI 分析,可能出错

用 AI 批改,圈出写错的那一步,并自动将你的薄弱点存入错题本,形成你的错因库。

同一知识点的其他题

  1. 1如图所示,一个建在矩形底面上的温室。建造拱形屋顶和两个完全相同的半圆形侧面共使用了 140 m2140\text{ m}^2 的聚乙烯薄膜。每个半圆的半径为 r mr\text{ m},温室的长度为 y my\text{ m}。 证明温室的体积 V m3V\text{ m}^3…
  2. 2在三角形 ABCABC 中,AB=x cmAB = x\ \text{cm},AC=3x cmAC = 3x\ \text{cm},且角 BAC=2π3BAC = \dfrac{2\pi}{3}。如果 xx 以 0.5 cm/s0.5\ \text{cm/s} 的速率增加,求当 x=4x = 4…
  3. 3已知一条曲线的方程为 y=2x−33x+4y = \frac{2x - 3}{3x + 4},其中 x≠−43x \ne -\frac{4}{3}。 曲线在点 PP(其中 x>0x > 0)处的法线平行于直线 y=−2517x+2y = -\frac{25}{17}x + 2。…
  4. 4求曲线 y=2x2−ln⁡x+cy = 2x^2 - \ln x + c 的导函数。 曲线在点 TT 处与正 xx 轴相切。求 TT 的坐标。 证明 c=−ln⁡2ec = -\ln 2\sqrt{e}。 求在点 TT 处 d2ydx2\frac{\text{d}^2y}{\text{d}x^2}…
  5. 5点 PP 在曲线 y=ln⁡(x+1x−1)y = \ln\left(\frac{x+1}{x-1}\right)(x>1x > 1)上。该曲线在点 PP 处的法线平行于直线 2y=3x+22y = 3x + 2。曲线在点 PP 处的切线交 yy 轴于点 QQ。求…