函数 f(x)\mathrm{f}(x) 是一个四次多项式,在 A(1,5)A(1, 5) 和 B(4,0)B(4, 0) 处有驻点。
当 x>4x > 4 时,f(x)\mathrm{f}(x) 是递增函数。
当 x<4x < 4 时,f(x)\mathrm{f}(x) 不是递增函数。

  1. (i)

    确定驻点 AA 和 BB 的性质。并解释你的答案。

  2. (ii)

    已知 f′(x)=a(x−1)2(x−4)\mathrm{f}'(x) = a(x-1)^2(x-4),其中 aa 是非零常数,求 f(x)\mathrm{f}(x) 的表达式。

先不看答案,让 AI 诊断你卡在哪里?

它不会直接告诉你答案,而是问你卡在哪一步看看 AI 是怎么陪你一步步弄懂这道题的

完整解法

8(i)

1. Determine the nature of stationary point B

Since f(x)\mathrm{f}(x) is an increasing function when x>4x > 4, f′(x)>0\mathrm{f}'(x) > 0 for x>4x > 4.
Since f(x)\mathrm{f}(x) is not an increasing function when x<4x < 4, and B(4,0)B(4,0) is a stationary point, f′(x)<0\mathrm{f}'(x) < 0 for xx just before 4.
Thus, the gradient changes from negative to positive at x=4x = 4.
Therefore, BB is a minimum point.

2. Determine the nature of stationary point A

We are given that f(x)\mathrm{f}(x) is not an increasing function when x<4x < 4. This means f′(x)⩽0\mathrm{f}'(x) \leqslant 0 for x<4x < 4.
Since A(1,5)A(1,5) is a stationary point, f′(1)=0\mathrm{f}'(1) = 0.
For x<1x < 1, f′(x)<0\mathrm{f}'(x) < 0.
For 1<x<41 < x < 4, f′(x)<0\mathrm{f}'(x) < 0.
The gradient does not change sign at x=1x = 1 (it is negative on both sides).
Therefore, AA is a stationary point of inflexion.

答案

AA is a point of inflexion and BB is a minimum point.

8(ii)

1. Expand the expression for $\mathrm{f}'(x)$ to prepare for integration.

f′(x)=a(x2−2x+1)(x−4)\mathrm{f}'(x) = a(x^2 - 2x + 1)(x - 4)
f′(x)=a(x3−4x2−2x2+8x+x−4)\mathrm{f}'(x) = a(x^3 - 4x^2 - 2x^2 + 8x + x - 4)
f′(x)=a(x3−6x2+9x−4)\mathrm{f}'(x) = a(x^3 - 6x^2 + 9x - 4)

2. Integrate $\mathrm{f}'(x)$ to find the general form of $\mathrm{f}(x)$.

f(x)=∫a(x3−6x2+9x−4) dx\mathrm{f}(x) = \int a(x^3 - 6x^2 + 9x - 4) \, dx
f(x)=a(x44−2x3+9x22−4x)+c\mathrm{f}(x) = a\left(\frac{x^4}{4} - 2x^3 + \frac{9x^2}{2} - 4x\right) + c

3. Use the given stationary points $A(1, 5)$ and $B(4, 0)$ to form simultaneous equations for $a$ and $c$.

Substitute x=1,f(x)=5x = 1, \mathrm{f}(x) = 5:
5=a(14−2+92−4)+c5 = a\left(\frac{1}{4} - 2 + \frac{9}{2} - 4\right) + c
5=a(−54)+c  ⟹  c=5+54a5 = a\left(-\frac{5}{4}\right) + c \implies c = 5 + \frac{5}{4}a

Substitute x=4,f(x)=0x = 4, \mathrm{f}(x) = 0:
0=a(444−2(43)+9(42)2−4(4))+c0 = a\left(\frac{4^4}{4} - 2(4^3) + \frac{9(4^2)}{2} - 4(4)\right) + c
0=a(64−128+72−16)+c0 = a(64 - 128 + 72 - 16) + c
0=a(−8)+c  ⟹  c=8a0 = a(-8) + c \implies c = 8a

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

8a=5+54a8a = 5 + \frac{5}{4}a
274a=5  ⟹  a=2027\frac{27}{4}a = 5 \implies a = \frac{20}{27}
c=8(2027)=16027c = 8\left(\frac{20}{27}\right) = \frac{160}{27}

5. Write the final expression for $\mathrm{f}(x)$.

f(x)=2027(x44−2x3+9x22−4x)+16027\mathrm{f}(x) = \frac{20}{27}\left(\frac{x^4}{4} - 2x^3 + \frac{9x^2}{2} - 4x\right) + \frac{160}{27}
f(x)=527x4−4027x3+3027x2−8027x+16027\mathrm{f}(x) = \frac{5}{27}x^4 - \frac{40}{27}x^3 + \frac{30}{27}x^2 - \frac{80}{27}x + \frac{160}{27}

答案

f(x)=527x4−4027x3+3027x2+4027x+10027\mathrm{f}(x) = \frac{5}{27}x^4 - \frac{40}{27}x^3 + \frac{30}{27}x^2 + \frac{40}{27}x + \frac{100}{27}

AI 分析,可能出错

用 AI 批改,圈出写错的那一步,并自动将你的薄弱点存入错题本,形成你的错因库。

同一知识点的其他题

  1. 1曲线 CC 的方程为 y=x2+x+3x−2y = \frac{x^2 + x + 3}{x - 2}。 在不使用计算器的情况下,求 yy 可取的值的集合。 草拟 CC 的图像,清晰写出所有渐近线的方程,以及所有极值点和与坐标轴交点的坐标。 通过在 *…
  2. 2如图所示,一个建在矩形底面上的温室。建造拱形屋顶和两个完全相同的半圆形侧面共使用了 140 m2140\text{ m}^2 的聚乙烯薄膜。每个半圆的半径为 r mr\text{ m},温室的长度为 y my\text{ m}。 证明温室的体积 V m3V\text{ m}^3…
  3. 3曲线的方程由 y=x+sin⁡2xy = x + \sin^2 x 给出,其中 0≤x≤π0 \le x \le \pi。 写出 dydx\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} 的表达式。 求该曲线的驻点。 确定该驻点的性质。
  4. 4一条曲线的方程为 y=ax+(bx)2+cx3+dy = \sqrt{ax + (bx)^2} + cx^3 + d,其中 aa、bb、cc 和 dd 为常数。该曲线在 x=4x = 4 处与 x 轴相交,且在 (1,127)(1, 127) 处有一个转折点。直线 y=−193x+4y = -193x + 4…
  5. 5一个高为 hh、底面半径为 rr 的圆锥恰好内接于一个半径为 5 cm5\text{ cm} 的球体中,如下图所示。 (圆锥的体积=13πr2h)\left(\text{圆锥的体积} = \frac{1}{3}\pi r^2 h\right) 用 hh 表示…