一条三次曲线经过点 (2, 3) 和 (-3, -22)。如果它在 (1, -6) 处有一个驻点,求该曲线的方程。

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完整解法

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1. Set up the general equation for the cubic curve and find its derivative.

Let the equation of the cubic curve be y=ax3+bx2+cx+dy = ax^3 + bx^2 + cx + d.
Differentiating with respect to xx:
dydx=3ax2+2bx+c\frac{dy}{dx} = 3ax^2 + 2bx + c

2. Form equations using the coordinates of the given points on the curve.

Substitute the coordinates of the points (1,−6)(1, -6), (2,3)(2, 3), and (−3,−22)(-3, -22) into the curve's equation:
At (1,−6)(1, -6):
a(1)3+b(1)2+c(1)+d=−6a(1)^3 + b(1)^2 + c(1) + d = -6
a+b+c+d=−6— (1)a + b + c + d = -6 \quad \text{--- (1)}

At (2,3)(2, 3):
a(2)3+b(2)2+c(2)+d=3a(2)^3 + b(2)^2 + c(2) + d = 3
8a+4b+2c+d=3— (2)8a + 4b + 2c + d = 3 \quad \text{--- (2)}

At (−3,−22)(-3, -22):
a(−3)3+b(−3)2+c(−3)+d=−22a(-3)^3 + b(-3)^2 + c(-3) + d = -22
−27a+9b−3c+d=−22— (3)-27a + 9b - 3c + d = -22 \quad \text{--- (3)}

3. Form an equation using the stationary point condition.

The curve has a stationary point at x=1x = 1, which means dydx=0\frac{dy}{dx} = 0 when x=1x = 1.
3a(1)2+2b(1)+c=03a(1)^2 + 2b(1) + c = 0
3a+2b+c=0— (4)3a + 2b + c = 0 \quad \text{--- (4)}

4. Solve the simultaneous equations to find $a$, $b$, $c$, and $d$.

Subtract (1) from (2) to eliminate dd:
(8a+4b+2c+d)−(a+b+c+d)=3−(−6)(8a + 4b + 2c + d) - (a + b + c + d) = 3 - (-6)
7a+3b+c=9— (5)7a + 3b + c = 9 \quad \text{--- (5)}

Subtract (1) from (3) to eliminate dd:
(−27a+9b−3c+d)−(a+b+c+d)=−22−(−6)(-27a + 9b - 3c + d) - (a + b + c + d) = -22 - (-6)
−28a+8b−4c=−16-28a + 8b - 4c = -16
Divide by −4-4:
7a−2b+c=4— (6)7a - 2b + c = 4 \quad \text{--- (6)}

Subtract (6) from (5) to eliminate aa and cc:
(7a+3b+c)−(7a−2b+c)=9−4(7a + 3b + c) - (7a - 2b + c) = 9 - 4
5b=5  ⟹  b=15b = 5 \implies b = 1

Substitute b=1b = 1 into (5) and (4):
7a+3(1)+c=9  ⟹  7a+c=6— (7)7a + 3(1) + c = 9 \implies 7a + c = 6 \quad \text{--- (7)}
3a+2(1)+c=0  ⟹  3a+c=−2— (8)3a + 2(1) + c = 0 \implies 3a + c = -2 \quad \text{--- (8)}

Subtract (8) from (7):
4a=8  ⟹  a=24a = 8 \implies a = 2

Substitute a=2a = 2 into (8):
3(2)+c=−2  ⟹  c=−83(2) + c = -2 \implies c = -8

Substitute a=2,b=1,c=−8a = 2, b = 1, c = -8 into (1):
2+1−8+d=−6  ⟹  d=−12 + 1 - 8 + d = -6 \implies d = -1

5. State the final equation of the curve.

Substituting the values of a,b,ca, b, c, and dd back into the general equation:
y=2x3+x2−8x−1y = 2x^3 + x^2 - 8x - 1

答案

y=2x3+x2−8x−1y = 2x^3 + x^2 - 8x - 1

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