图中显示了曲线 y=82x+3y = \frac{8}{2x+3} 的一部分。曲线在点 S(32,43)S\left(\frac{3}{2}, \frac{4}{3}\right) 处的切线与 yy 轴相交于点 RR。

  1. (a)

    求 RR 的 yy 坐标。

  2. (b)

    求阴影区域的精确面积。将你的答案写成 (ln⁡a−bc) units2\left(\ln a - \frac{b}{c}\right) \text{ units}^2 的形式,其中 aa、bb 和 cc 是整数。

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完整解法

11(b)

1. Find the gradient of the tangent at $S$ to determine the $y$-coordinate of $R$ (from part a).

dydx=−8(2x+3)−2(2)=−16(2x+3)2\frac{dy}{dx} = -8(2x+3)^{-2}(2) = -\frac{16}{(2x+3)^2}
At x=32x = \frac{3}{2}, dydx=−16(3+3)2=−1636=−49\frac{dy}{dx} = -\frac{16}{(3+3)^2} = -\frac{16}{36} = -\frac{4}{9}
Equation of tangent: y−43=−49(x−32)y - \frac{4}{3} = -\frac{4}{9}\left(x - \frac{3}{2}\right)
y=−49x+23+43=−49x+2y = -\frac{4}{9}x + \frac{2}{3} + \frac{4}{3} = -\frac{4}{9}x + 2
Thus, the yy-coordinate of RR is 22.

2. Calculate the area under the tangent line (a trapezium) from $x = 0$ to $x = \frac{3}{2}$.

Area of trapezium = 12×(2+43)×32\frac{1}{2} \times \left(2 + \frac{4}{3}\right) \times \frac{3}{2}
=12×103×32=52= \frac{1}{2} \times \frac{10}{3} \times \frac{3}{2} = \frac{5}{2}

3. Calculate the area under the curve from $x = 0$ to $x = \frac{3}{2}$.

Area under curve = ∫03282x+3 dx\int_{0}^{\frac{3}{2}} \frac{8}{2x+3} \, dx
=[82ln⁡(2x+3)]032= \left[ \frac{8}{2} \ln(2x+3) \right]_{0}^{\frac{3}{2}}
=[4ln⁡(2x+3)]032= \left[ 4 \ln(2x+3) \right]_{0}^{\frac{3}{2}}
=4ln⁡(2(32)+3)−4ln⁡(2(0)+3)= 4 \ln\left(2\left(\frac{3}{2}\right)+3\right) - 4 \ln(2(0)+3)
=4ln⁡6−4ln⁡3= 4 \ln 6 - 4 \ln 3

4. Find the exact area of the shaded region by subtracting the area of the trapezium from the area under the curve.

Shaded area = (4ln⁡6−4ln⁡3)−52(4 \ln 6 - 4 \ln 3) - \frac{5}{2}
=4ln⁡(63)−52= 4 \ln\left(\frac{6}{3}\right) - \frac{5}{2}
=4ln⁡2−52= 4 \ln 2 - \frac{5}{2}
=ln⁡(24)−52= \ln(2^4) - \frac{5}{2}
=ln⁡16−52= \ln 16 - \frac{5}{2}

答案

ln⁡16−52\ln 16 - \frac{5}{2}

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