两个变量 xx 和 yy 满足方程 8y=(x2−1)48y = \left(\frac{x}{2} - 1\right)^4。已知 xx 和 yy 都随时间变化,求当 yy 的变化率是 xx 的变化率的两倍时 xx 的值。

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完整解法

7(b)

1. Find the derivative of $y$ with respect to $x$.

y=18(x2−1)4y = \frac{1}{8}\left(\frac{x}{2} - 1\right)^4
dydx=18×4(x2−1)3×12\frac{dy}{dx} = \frac{1}{8} \times 4\left(\frac{x}{2} - 1\right)^3 \times \frac{1}{2}
dydx=14(x2−1)3\frac{dy}{dx} = \frac{1}{4}\left(\frac{x}{2} - 1\right)^3

2. Use the given relationship between the rates of change to find the value of $\frac{dy}{dx}$.

Given dydt=2dxdt\frac{dy}{dt} = 2\frac{dx}{dt}.
By the chain rule for connected rates of change:
dydt=dydx×dxdt\frac{dy}{dt} = \frac{dy}{dx} \times \frac{dx}{dt}
2dxdt=dydx×dxdt2\frac{dx}{dt} = \frac{dy}{dx} \times \frac{dx}{dt}
dydx=2\frac{dy}{dx} = 2

3. Equate the derivative to 2 and solve for $x$.

14(x2−1)3=2\frac{1}{4}\left(\frac{x}{2} - 1\right)^3 = 2
(x2−1)3=8\left(\frac{x}{2} - 1\right)^3 = 8
x2−1=83\frac{x}{2} - 1 = \sqrt[3]{8}
x2−1=2\frac{x}{2} - 1 = 2
x2=3\frac{x}{2} = 3
x=6x = 6

答案

x=6x = 6

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