曲线 y=f(x)y = \text{f}(x) 满足 f′′(x)=12e3x+7\text{f}''(x) = 12\text{e}^{3x} + 7,且点 A(0,−23)A\left(0, -\frac{2}{3}\right) 在该曲线上。 曲线在点 AA 处的斜率为 9。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 first derivative, f'(x).

f′(x)=∫(12e3x+7) dx\text{f}'(x) = \int (12\text{e}^{3x} + 7) \, \text{d}x
f′(x)=12e3x3+7x+c\text{f}'(x) = \frac{12\text{e}^{3x}}{3} + 7x + c
f′(x)=4e3x+7x+c\text{f}'(x) = 4\text{e}^{3x} + 7x + c

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

Given gradient at A(0,−23)A(0, -\frac{2}{3}) is 9, so f′(0)=9\text{f}'(0) = 9.
4e3(0)+7(0)+c=94\text{e}^{3(0)} + 7(0) + c = 9
4(1)+c=94(1) + c = 9
c=5c = 5
So, f′(x)=4e3x+7x+5\text{f}'(x) = 4\text{e}^{3x} + 7x + 5

3. Integrate the first derivative to find the function f(x).

f(x)=∫(4e3x+7x+5) dx\text{f}(x) = \int (4\text{e}^{3x} + 7x + 5) \, \text{d}x
f(x)=4e3x3+7x22+5x+d\text{f}(x) = \frac{4\text{e}^{3x}}{3} + \frac{7x^2}{2} + 5x + d

4. Use the coordinates of point A to find the constant of integration d.

Since A(0,−23)A(0, -\frac{2}{3}) lies on the curve, f(0)=−23\text{f}(0) = -\frac{2}{3}.
43e3(0)+7(0)22+5(0)+d=−23\frac{4}{3}\text{e}^{3(0)} + \frac{7(0)^2}{2} + 5(0) + d = -\frac{2}{3}
43(1)+d=−23\frac{4}{3}(1) + d = -\frac{2}{3}
d=−23−43=−63=−2d = -\frac{2}{3} - \frac{4}{3} = -\frac{6}{3} = -2
So, the equation of the curve is y=43e3x+72x2+5x−2y = \frac{4}{3}\text{e}^{3x} + \frac{7}{2}x^2 + 5x - 2

答案

y=43e3x+72x2+5x−2y = \frac{4}{3}\text{e}^{3x} + \frac{7}{2}x^2 + 5x - 2

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