一条曲线的方程为 y=2x3+6x2−18x+5y = 2x^3 + 6x^2 - 18x + 5。

  1. (a)

    求驻点的坐标并确定这些驻点的性质。

  2. (b)

    求该曲线的最小斜率以及取得最小斜率时的 xx 值。

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完整解法

10(a)

1. Find the first derivative of the curve equation.

dydx=ddx(2x3+6x2−18x+5)=6x2+12x−18\frac{dy}{dx} = \frac{d}{dx}(2x^3 + 6x^2 - 18x + 5) = 6x^2 + 12x - 18

2. Set the first derivative to zero to find the $x$-coordinates of the stationary points.

For stationary points, dydx=0\frac{dy}{dx} = 0:
6x2+12x−18=06x^2 + 12x - 18 = 0
x2+2x−3=0x^2 + 2x - 3 = 0
(x+3)(x−1)=0(x + 3)(x - 1) = 0
x=−3x = -3 or x=1x = 1

3. Find the corresponding $y$-coordinates.

When x=−3x = -3, y=2(−3)3+6(−3)2−18(−3)+5=−54+54+54+5=59y = 2(-3)^3 + 6(-3)^2 - 18(-3) + 5 = -54 + 54 + 54 + 5 = 59
When x=1x = 1, y=2(1)3+6(1)2−18(1)+5=2+6−18+5=−5y = 2(1)^3 + 6(1)^2 - 18(1) + 5 = 2 + 6 - 18 + 5 = -5
The coordinates of the stationary points are (−3,59)(-3, 59) and (1,−5)(1, -5).

4. Find the second derivative to determine the nature of the stationary points.

d2ydx2=ddx(6x2+12x−18)=12x+12\frac{d^2y}{dx^2} = \frac{d}{dx}(6x^2 + 12x - 18) = 12x + 12

5. Apply the second derivative test to each stationary point.

When x=−3x = -3, d2ydx2=12(−3)+12=−24<0\frac{d^2y}{dx^2} = 12(-3) + 12 = -24 < 0.
Therefore, (−3,59)(-3, 59) is a maximum point.

When x=1x = 1, d2ydx2=12(1)+12=24>0\frac{d^2y}{dx^2} = 12(1) + 12 = 24 > 0.
Therefore, (1,−5)(1, -5) is a minimum point.

答案

(−3,59)(-3, 59) is a maximum point, (1,−5)(1, -5) is a minimum point.

10(b)

1. Find the expression for the gradient of the curve.

Let the gradient be mm.
m=dydx=6x2+12x−18m = \frac{dy}{dx} = 6x^2 + 12x - 18

2. Differentiate the gradient expression and equate to zero to find the value of $x$ for the minimum gradient.

dmdx=d2ydx2=12x+12\frac{dm}{dx} = \frac{d^2y}{dx^2} = 12x + 12
For a minimum gradient, dmdx=0\frac{dm}{dx} = 0:
12x+12=012x + 12 = 0
x=−1x = -1

3. Calculate the minimum gradient.

Substitute x=−1x = -1 into the gradient expression:
m=6(−1)2+12(−1)−18m = 6(-1)^2 + 12(-1) - 18
m=6−12−18=−24m = 6 - 12 - 18 = -24
(Note: d2mdx2=12>0\frac{d^2m}{dx^2} = 12 > 0, confirming it is a minimum.)

答案

Minimum gradient is −24-24, which occurs when x=−1x = -1.

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