曲线方程为 y=ax3+by = ax^3 + b,其中 aa 和 bb 为常数。该曲线在 x=1x = 1 处的法线方程为 5y+2x=125y + 2x = 12。求 aa 和 bb 的值。

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完整解法

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1. Find the gradient of the normal from its equation.

The equation of the normal is 5y+2x=125y + 2x = 12.
Rearranging to the form y=mx+cy = mx + c:
5y=−2x+125y = -2x + 12
y=−25x+125y = -\frac{2}{5}x + \frac{12}{5}
The gradient of the normal is −25-\frac{2}{5}.

2. Find the gradient of the tangent at $x = 1$.

Let the gradient of the tangent be mtm_t.
mt×(−25)=−1m_t \times \left(-\frac{2}{5}\right) = -1
mt=52m_t = \frac{5}{2}

3. Differentiate the equation of the curve.

y=ax3+by = ax^3 + b
dydx=3ax2\frac{dy}{dx} = 3ax^2

4. Equate the derivative at $x = 1$ to the gradient of the tangent to find $a$.

At x=1x = 1, dydx=3a(1)2=3a\frac{dy}{dx} = 3a(1)^2 = 3a.
3a=523a = \frac{5}{2}
a=56a = \frac{5}{6}

5. Find the $y$-coordinate of the point on the curve at $x = 1$.

The normal passes through the point of contact on the curve. Substitute x=1x = 1 into the normal equation:
5y+2(1)=125y + 2(1) = 12
5y=105y = 10
y=2y = 2
The point of contact is (1,2)(1, 2).

6. Substitute the point and $a$ into the curve equation to find $b$.

Substitute x=1x = 1, y=2y = 2, and a=56a = \frac{5}{6} into y=ax3+by = ax^3 + b:
2=(56)(1)3+b2 = \left(\frac{5}{6}\right)(1)^3 + b
b=2−56=76b = 2 - \frac{5}{6} = \frac{7}{6}

答案

a=56a = \frac{5}{6}, b=76b = \frac{7}{6}

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