已知一曲线满足 d2ydx2=36e3x−e−x\frac{d^2y}{dx^2} = 36e^{3x} - e^{-x}。 该曲线与 yy 轴交于点 Q(0,5)Q(0, 5),且曲线在点 QQ 处的切线斜率为 14。 求该曲线的方程。

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完整解法

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1. Integrate the second derivative to find the expression for the first derivative, $\frac{dy}{dx}$.

dydx=∫(36e3x−e−x) dx\frac{dy}{dx} = \int (36e^{3x} - e^{-x}) \, dx
dydx=12e3x+e−x+c1\frac{dy}{dx} = 12e^{3x} + e^{-x} + c_1

2. Use the given gradient at $x = 0$ to find the constant of integration $c_1$.

At Q(0,5)Q(0, 5), the gradient dydx=14\frac{dy}{dx} = 14.
14=12e3(0)+e−(0)+c114 = 12e^{3(0)} + e^{-(0)} + c_1
14=12(1)+1+c114 = 12(1) + 1 + c_1
14=13+c114 = 13 + c_1
c1=1c_1 = 1
So, dydx=12e3x+e−x+1\frac{dy}{dx} = 12e^{3x} + e^{-x} + 1

3. Integrate the first derivative to find the expression for $y$.

y=∫(12e3x+e−x+1) dxy = \int (12e^{3x} + e^{-x} + 1) \, dx
y=4e3x−e−x+x+c2y = 4e^{3x} - e^{-x} + x + c_2

4. Use the coordinates of point $Q$ to find the constant of integration $c_2$.

At Q(0,5)Q(0, 5), x=0x = 0 and y=5y = 5.
5=4e3(0)−e−(0)+0+c25 = 4e^{3(0)} - e^{-(0)} + 0 + c_2
5=4(1)−1+c25 = 4(1) - 1 + c_2
5=3+c25 = 3 + c_2
c2=2c_2 = 2
Therefore, the equation of the curve is y=4e3x−e−x+x+2y = 4e^{3x} - e^{-x} + x + 2.

答案

y=4e3x−e−x+x+2y = 4e^{3x} - e^{-x} + x + 2

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