图中显示了曲线 y=27+8(x−2)3y = 27 + \frac{8}{(x-2)^3} 的一部分,该曲线与坐标轴交于点 AA 和点 BB。

  1. (a)

    解释为什么该曲线没有驻点。

  2. (b)

    求 AA 和 BB 的坐标。

  3. (c)

    求曲线在点 BB 处的法线方程。

  4. (d)

    曲线在点 BB 处的法线交 xx 轴于点 CC。
    求三角形 BOCBOC 的面积。

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完整解法

8(a)

1. Find the first derivative of the curve equation

y=27+8(x−2)−3y = 27 + 8(x-2)^{-3}
dydx=8(−3)(x−2)−4=−24(x−2)4\frac{dy}{dx} = 8(-3)(x-2)^{-4} = -\frac{24}{(x-2)^4}

2. State the condition for a stationary point and explain why it is not met

For a stationary point, dydx=0\frac{dy}{dx} = 0.
However, −24(x−2)4=0-\frac{24}{(x-2)^4} = 0 has no solution because the numerator is −24≠0-24 \neq 0.
Therefore, the curve does not have a stationary point.

答案

Since dydx=−24(x−2)4≠0\frac{dy}{dx} = -\frac{24}{(x-2)^4} \neq 0 for all real xx, the curve has no stationary point.

8(b)

1. Find the coordinates of $A$ by setting $y = 0$

At AA, y=0y = 0:
0=27+8(x−2)30 = 27 + \frac{8}{(x-2)^3}
8(x−2)3=−27\frac{8}{(x-2)^3} = -27
(x−2)3=−827(x-2)^3 = -\frac{8}{27}
x−2=−23x - 2 = -\frac{2}{3}
x=43x = \frac{4}{3}
Coordinates of AA are (43,0)\left(\frac{4}{3}, 0\right).

2. Find the coordinates of $B$ by setting $x = 0$

At BB, x=0x = 0:
y=27+8(0−2)3y = 27 + \frac{8}{(0-2)^3}
y=27+8−8y = 27 + \frac{8}{-8}
y=27−1=26y = 27 - 1 = 26
Coordinates of BB are (0,26)(0, 26).

答案

A(43,0)A\left(\frac{4}{3}, 0\right), B(0,26)B(0, 26)

8(c)

1. Find the coordinates of point $B$ (the $y$-intercept).

At BB, x=0x = 0.
y=27+8(0−2)3=27+8−8=26y = 27 + \frac{8}{(0-2)^3} = 27 + \frac{8}{-8} = 26
So BB is (0,26)(0, 26).

2. Find the derivative $\frac{dy}{dx}$ and evaluate it at $x = 0$ to find the gradient of the tangent.

y=27+8(x−2)−3y = 27 + 8(x-2)^{-3}
dydx=−24(x−2)−4=−24(x−2)4\frac{dy}{dx} = -24(x-2)^{-4} = -\frac{24}{(x-2)^4}
At x=0x = 0, gradient of tangent mt=−24(−2)4=−2416=−32m_t = -\frac{24}{(-2)^4} = -\frac{24}{16} = -\frac{3}{2}

3. Find the gradient of the normal and the equation of the normal.

Gradient of normal mn=−1mt=23m_n = -\frac{1}{m_t} = \frac{2}{3}
Equation of normal at B(0,26)B(0, 26):
y−26=23(x−0)y - 26 = \frac{2}{3}(x - 0)
y=23x+26y = \frac{2}{3}x + 26

答案

y=23x+26y = \frac{2}{3}x + 26

8(d)

1. Find the coordinates of $C$ using the equation of the normal from part (c)

From part (c), the equation of the normal at B(0,26)B(0, 26) is y=23x+26y = \frac{2}{3}x + 26.
At CC, the normal cuts the xx-axis, so y=0y = 0.
0=23x+260 = \frac{2}{3}x + 26
23x=−26\frac{2}{3}x = -26
x=−39x = -39
So, CC is (−39,0)(-39, 0).

2. Calculate the area of triangle $BOC$

The vertices of triangle BOCBOC are B(0,26)B(0, 26), O(0,0)O(0, 0), and C(−39,0)C(-39, 0).
The base of the triangle along the xx-axis is OC=39OC = 39 units.
The perpendicular height along the yy-axis is OB=26OB = 26 units.
Area=12×base×height\text{Area} = \frac{1}{2} \times \text{base} \times \text{height}
Area=12×39×26\text{Area} = \frac{1}{2} \times 39 \times 26
Area=507\text{Area} = 507

答案

507507

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