图中显示了曲线 y=3x2y = 3x^{2} 的一部分。点 PP 和 QQ 位于曲线上,且具有相同的 yy 坐标。 点 PP 和 QQ 沿曲线移动,使得它们的 yy 坐标以每秒 33 个单位的速度变化。

  1. (a)

    证明三角形 OPQOPQ 的面积 A cm2A\text{ cm}^2 由 A=3x3A = 3x^{3} 给出。

  2. (b)

    求在 x=4x = 4 的点处,PQPQ 的变化率。

  3. (c)

    求在 x=4x = 4 的点处,AA 的变化率。

先不看答案,让 AI 诊断你卡在哪里?

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

9(a)

1. Determine the length of the base PQ and the perpendicular height of the triangle

Since P and Q lie on the curve y=3x2y = 3x^2 and are symmetric about the y-axis, their coordinates are (−x,3x2)(-x, 3x^2) and (x,3x2)(x, 3x^2).
Length of base PQ=x−(−x)=2xPQ = x - (-x) = 2x.
The perpendicular height of the triangle from the origin O(0,0)O(0,0) to the line PQPQ is the y-coordinate, which is 3x23x^2.

2. Calculate the area of the triangle OPQ

A=12×base×heightA = \frac{1}{2} \times \text{base} \times \text{height}
A=12×(2x)×(3x2)A = \frac{1}{2} \times (2x) \times (3x^2)
A=3x3 (shown)A = 3x^3 \text{ (shown)}

答案

Shown

9(b)

1. Express the length $PQ$ in terms of $x$.

Since PP is at (−x,3x2)(-x, 3x^2) and QQ is at (x,3x2)(x, 3x^2) with x>0x > 0, the length PQ=x−(−x)=2xPQ = x - (-x) = 2x.

2. Find the relationship between $\frac{dx}{dt}$ and $\frac{dy}{dt}$.

Given y=3x2y = 3x^2, differentiating with respect to tt gives:
dydt=6xdxdt\frac{dy}{dt} = 6x \frac{dx}{dt}

3. Calculate $\frac{dx}{dt}$ when $x = 4$.

We are given dydt=3\frac{dy}{dt} = 3.
When x=4x = 4:
3=6(4)dxdt3 = 6(4) \frac{dx}{dt}
3=24dxdt3 = 24 \frac{dx}{dt}
dxdt=324=18\frac{dx}{dt} = \frac{3}{24} = \frac{1}{8}

4. Calculate the rate of change of $PQ$.

Let L=PQ=2xL = PQ = 2x.
dLdt=2dxdt\frac{dL}{dt} = 2 \frac{dx}{dt}
dLdt=2(18)=14\frac{dL}{dt} = 2 \left(\frac{1}{8}\right) = \frac{1}{4}

答案

18\frac{1}{8} units/s

9(c)

1. Find the rate of change of $x$ at $x = 4$.

Given y=3x2y = 3x^2, we have dydx=6x\frac{dy}{dx} = 6x.
At x=4x = 4, dydx=6(4)=24\frac{dy}{dx} = 6(4) = 24.
Using the chain rule dydt=dydx×dxdt\frac{dy}{dt} = \frac{dy}{dx} \times \frac{dx}{dt}:
3=24×dxdt3 = 24 \times \frac{dx}{dt}
dxdt=324=18\frac{dx}{dt} = \frac{3}{24} = \frac{1}{8}

2. Find the derivative of the area $A$ with respect to $x$.

Given A=3x3A = 3x^3, we have dAdx=9x2\frac{dA}{dx} = 9x^2.
At x=4x = 4, dAdx=9(4)2=144\frac{dA}{dx} = 9(4)^2 = 144.

3. Calculate the rate of change of $A$ using the chain rule.

dAdt=dAdx×dxdt\frac{dA}{dt} = \frac{dA}{dx} \times \frac{dx}{dt}
dAdt=144×18=18\frac{dA}{dt} = 144 \times \frac{1}{8} = 18

答案

18 cm2/s18 \text{ cm}^2/\text{s}

AI 分析,可能出错

用 AI 批改,圈出写错的那一步,并自动将你的薄弱点存入错题本,形成你的错因库。

同一知识点的其他题

  1. 1曲线 y=2tan⁡3x−1y = 2\tan 3x - 1 在点 P(π3,−1)P\left(\frac{\pi}{3}, -1\right) 处的法线交 yy 轴于点 AA,交 xx 轴于点 BB。求三角形 AOBAOB 的精确面积。
  2. 2点 PP 在曲线 y=ln⁡(x+1x−1)y = \ln\left(\frac{x+1}{x-1}\right)(x>1x > 1)上。该曲线在点 PP 处的法线平行于直线 2y=3x+22y = 3x + 2。曲线在点 PP 处的切线交 yy 轴于点 QQ。求…
  3. 3图中显示了曲线 y=g(x)y = g(x) 的一部分。(2,8)(2, 8) 和 (6,1)(6, 1) 是曲线上的两个点。 已知 ∫26y dx=32\int_{2}^{6} y \text{ } dx = 32,求 ∫18x dy\int_{1}^{8} x \text{ } dy…
  4. 4图示为曲线 y=3e−12x−6y = 3e^{-\frac{1}{2}x} - 6 的一部分,该曲线与 xx 轴相交于点 PP,与 yy 轴相交于点 QQ。曲线在点 QQ 处的法线与 xx 轴交于点 RR。求 法线的方程, 阴影区域的面积。
  5. 5三角形 ABC 的面积为 16+7102 cm2\dfrac{16 + 7\sqrt{10}}{2}\ \text{cm}^2,AB 的长度为 (32+5) cm(3\sqrt{2} + \sqrt{5})\ \text{cm},且 AB 垂直于 BC。 求 BC 的长度…