一条曲线的方程为 y=x2−x−12y = x^2 - x - 12。点 A 和 B 在该曲线上面,其 x 坐标分别为 kk 和 2k2k。

  1. (a)

    求 kk 的取值范围,使得 BB 的 y 坐标小于 AA 的 y 坐标。

  2. (b)

    解释为什么曲线在 AA 点处的斜率总是小于在 BB 点处的斜率。

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完整解法

4(a)

1. Express the y-coordinates of A and B in terms of k

For point A, x=kx = k, so yA=k2−k−12y_A = k^2 - k - 12.
For point B, x=2kx = 2k, so yB=(2k)2−(2k)−12=4k2−2k−12y_B = (2k)^2 - (2k) - 12 = 4k^2 - 2k - 12.

2. Form the inequality $y_B < y_A$ and simplify

4k2−2k−12<k2−k−124k^2 - 2k - 12 < k^2 - k - 12
3k2−k<03k^2 - k < 0

3. Solve the quadratic inequality

k(3k−1)<0k(3k - 1) < 0
0<k<130 < k < \frac{1}{3}

答案

0<k<130 < k < \frac{1}{3}

4(b)

1. Find the gradient function and the gradients at A and B

dydx=2x−1\dfrac{dy}{dx}=2x-1

Gradient at AA (where x=kx=k): 2k−12k-1

Gradient at BB (where x=2kx=2k): 2(2k)−1=4k−12(2k)-1=4k-1

2. Compare the two gradients to justify the inequality

Gradient at BB −- Gradient at AA =(4k−1)−(2k−1)=2k=(4k-1)-(2k-1)=2k.

Since k>0k>0 (the points are valid for 0<k<130<k<\tfrac{1}{3} from part (a)), 2k>02k>0.

Therefore gradient at BB > gradient at AA, i.e. the gradient at AA is always less than the gradient at BB.

答案

dydx=2x−1\dfrac{dy}{dx}=2x-1, so gradient at A=2k−1A=2k-1 and gradient at B=4k−1B=4k-1. Their difference is (4k−1)−(2k−1)=2k(4k-1)-(2k-1)=2k, which is positive since k>0k>0 (from part (a), 0<k<130<k<\tfrac{1}{3}). Hence the gradient at AA is always less than the gradient at BB.

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