曲线 的参数方程为 点 是曲线 上的一个动点。
- (a)
以原点 为基准, 构成了矩形 的对角线,其中顶点 和 分别位于 轴和 轴上。利用微分法,求使矩形 面积最大时的 值。你需要证明你的答案确实对应最大值。
- (b)
当矩形 的面积最大时,点 的 坐标的变化率为每秒 1 个单位。
求 ,并由此确定此时点 的 坐标的变化率。
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
4(a)
1. Form the expression for the area of rectangle $OQPR$ in terms of $\lambda$.
2. Find the first derivative of the area with respect to $\lambda$ using the quotient rule.
3. Equate the derivative to zero to find the stationary value of $\lambda$.
Since it is given that , . Therefore:
4. Perform the first derivative test to confirm that $\lambda = 1$ gives a maximum area.
Since , both and . The sign of strictly depends on .
| Sign of | |||
| Shape |
By the first derivative test, the area is a maximum when .
4(b)
1. Concisely find the value of $\lambda$ that maximises the area of rectangle $OQPR$ (as required from part a).
The area of the rectangle is .
Setting for maximum area gives (since ).
2. Differentiate the parametric equations for $x$ and $y$ with respect to $\lambda$.
Using the quotient rule:
3. Find $\frac{\text{d}y}{\text{d}x}$ and evaluate it at $\lambda = 1$.
By the chain rule for parametric equations:
At the instant of maximum area ():
4. Use connected rates of change to find the rate of change of the $y$-coordinate.
We are given the rate of change of the -coordinate, . By the chain rule connecting rates of change:
The rate of change of the -coordinate at this instant is .
(which is at this instant)
Rate of change of -coordinate
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