一曲线的方程为 y=2x2x+1y = 2x\sqrt{2x+1}。

  1. (a)

    证明 dydx=ax+b2x+1\frac{dy}{dx} = \frac{ax+b}{\sqrt{2x+1}},其中 aa 和 bb 为正整数。

  2. (b)

    由此,求 ∫3x+12x+1 dx\int \frac{3x+1}{\sqrt{2x+1}} \, dx。

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完整解法

1(a)

1. Differentiate the function using the product rule and chain rule.

dydx=2(2x+1)12+2x[12(2x+1)−12(2)]\frac{dy}{dx} = 2(2x+1)^{\frac{1}{2}} + 2x \left[ \frac{1}{2}(2x+1)^{-\frac{1}{2}}(2) \right]
=2(2x+1)12+2x(2x+1)−12= 2(2x+1)^{\frac{1}{2}} + 2x(2x+1)^{-\frac{1}{2}}

2. Express the derivative as a single fraction to match the required form.

dydx=2(2x+1)2x+1+2x2x+1\frac{dy}{dx} = \frac{2(2x+1)}{\sqrt{2x+1}} + \frac{2x}{\sqrt{2x+1}}
=4x+2+2x2x+1= \frac{4x + 2 + 2x}{\sqrt{2x+1}}
=6x+22x+1= \frac{6x+2}{\sqrt{2x+1}}
(where a=6a=6 and b=2b=2)

答案

dydx=6x+22x+1\frac{dy}{dx} = \frac{6x+2}{\sqrt{2x+1}}

1(b)

1. Find the derivative from part (a) to determine the constants $a$ and $b$.

Let y=2x2x+1y = 2x\sqrt{2x+1}.
Using the product rule and chain rule:
dydx=22x+1+2x(12(2x+1)−12(2))\frac{dy}{dx} = 2\sqrt{2x+1} + 2x \left( \frac{1}{2}(2x+1)^{-\frac{1}{2}}(2) \right)
=22x+1+2x2x+1= 2\sqrt{2x+1} + \frac{2x}{\sqrt{2x+1}}
=2(2x+1)+2x2x+1= \frac{2(2x+1) + 2x}{\sqrt{2x+1}}
=6x+22x+1= \frac{6x+2}{\sqrt{2x+1}}
=2(3x+1)2x+1= \frac{2(3x+1)}{\sqrt{2x+1}}

2. Use the reverse process of differentiation to evaluate the integral.

Since ddx(2x2x+1)=2(3x+12x+1)\frac{d}{dx}(2x\sqrt{2x+1}) = 2 \left( \frac{3x+1}{\sqrt{2x+1}} \right),
∫3x+12x+1 dx=12∫2(3x+1)2x+1 dx\int \frac{3x+1}{\sqrt{2x+1}} \, dx = \frac{1}{2} \int \frac{2(3x+1)}{\sqrt{2x+1}} \, dx
=12(2x2x+1)+c= \frac{1}{2} (2x\sqrt{2x+1}) + c
=x2x+1+c= x\sqrt{2x+1} + c

答案

x2x+1+cx\sqrt{2x+1} + c

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