图中显示了曲线 y=frac4x+1x−2y = \\frac{4x + 1}{x - 2} 的一部分。
一条直线与曲线相交于点 P(11,5)P(11, 5) 和 Q(3,13)Q(3, 13)。
通过将 frac4x+1x−2\\frac{4x + 1}{x - 2} 表示为 a+fracbx−2a + \\frac{b}{x - 2} 的形式(其中 aa 和 bb 为常数),写出完整的解答过程,求阴影部分的面积。

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完整解法

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1. Express the rational function in the required form

4x+1x−2=4(x−2)+8+1x−2=4+9x−2\frac{4x + 1}{x - 2} = \frac{4(x - 2) + 8 + 1}{x - 2} = 4 + \frac{9}{x - 2}

2. Find the equation of the line $QP$

Gradient m=13−53−11=8−8=−1m = \frac{13 - 5}{3 - 11} = \frac{8}{-8} = -1
Equation of line: y−5=−1(x−11)  ⟹  y=−x+16y - 5 = -1(x - 11) \implies y = -x + 16

3. Set up the expression for the shaded area

Area = ∫311(−x+16) dx−∫311(4+9x−2) dx\int_{3}^{11} (-x + 16) \, dx - \int_{3}^{11} \left(4 + \frac{9}{x - 2}\right) \, dx
Alternatively, Area of trapezium under QPQP = 12(13+5)(11−3)=72\frac{1}{2}(13 + 5)(11 - 3) = 72

4. Integrate the curve equation

∫(4+9x−2) dx=4x+9ln⁡(x−2)\int \left(4 + \frac{9}{x - 2}\right) \, dx = 4x + 9\ln(x - 2)

5. Evaluate the definite integral for the area under the curve

Area under curve = [4x+9ln⁡(x−2)]311\left[ 4x + 9\ln(x - 2) \right]_{3}^{11}
=(44+9ln⁡9)−(12+9ln⁡1)= (44 + 9\ln 9) - (12 + 9\ln 1)
=32+9ln⁡9= 32 + 9\ln 9

6. Calculate the final shaded area

Shaded Area = 72−(32+9ln⁡9)=40−9ln⁡972 - (32 + 9\ln 9) = 40 - 9\ln 9

答案

40−9ln⁡940 - 9\ln 9 (or 40−18ln⁡340 - 18\ln 3)

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