已知一条曲线满足 d2ydx2=−4sin⁡(2x+π)\dfrac{\mathrm{d}^2 y}{\mathrm{d}x^2} = -4\sin(2x+\pi),且点 P(π2,π)P\left(\dfrac{\pi}{2},\pi\right) 在该曲线上。 曲线在 PP 点处的斜率为 3。

  1. (a)

    求该曲线的方程。

  2. (b)

    论证当 x=3x = 3 时,yy 是否递增。

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

14(a)

1. Integrate the second derivative to find the expression for the first derivative, including a constant of integration.

dydx=∫−4sin⁡(2x+π) dx\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} = \int -4\sin(2x+\pi) \, \mathrm{d}x
dydx=−4(−cos⁡(2x+π)2)+c\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} = -4 \left( \frac{-\cos(2x+\pi)}{2} \right) + c
dydx=2cos⁡(2x+π)+c\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} = 2\cos(2x+\pi) + c

2. Use the given gradient at point $P$ to find the constant of integration $c$.

At P(π2,π)P\left(\frac{\pi}{2}, \pi\right), the gradient dydx=3\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} = 3.
3=2cos⁡(2(π2)+π)+c3 = 2\cos\left(2\left(\frac{\pi}{2}\right)+\pi\right) + c
3=2cos⁡(2π)+c3 = 2\cos(2\pi) + c
3=2(1)+c  ⟹  c=13 = 2(1) + c \implies c = 1
So, dydx=2cos⁡(2x+π)+1\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} = 2\cos(2x+\pi) + 1

3. Integrate the first derivative to find the expression for $y$, including a second constant of integration.

y=∫(2cos⁡(2x+π)+1) dxy = \int (2\cos(2x+\pi) + 1) \, \mathrm{d}x
y=2(sin⁡(2x+π)2)+x+dy = 2 \left( \frac{\sin(2x+\pi)}{2} \right) + x + d
y=sin⁡(2x+π)+x+dy = \sin(2x+\pi) + x + d

4. Use the coordinates of point $P$ to find the constant of integration $d$.

At P(π2,π)P\left(\frac{\pi}{2}, \pi\right), x=π2x = \frac{\pi}{2} and y=πy = \pi.
π=sin⁡(2(π2)+π)+π2+d\pi = \sin\left(2\left(\frac{\pi}{2}\right)+\pi\right) + \frac{\pi}{2} + d
π=sin⁡(2π)+π2+d\pi = \sin(2\pi) + \frac{\pi}{2} + d
π=0+π2+d  ⟹  d=π2\pi = 0 + \frac{\pi}{2} + d \implies d = \frac{\pi}{2}

5. State the final equation of the curve.

y=sin⁡(2x+π)+x+π2y = \sin(2x+\pi) + x + \frac{\pi}{2}

答案

y=sin⁡(2x+π)+x+π2y = \sin(2x+\pi) + x + \frac{\pi}{2}

14(b)

1. State the expression for the first derivative found in part (a)

From part (a), integrating d2ydx2=−4sin⁡(2x+π)\frac{\mathrm{d}^2 y}{\mathrm{d}x^2} = -4\sin(2x+\pi) and using the gradient at P(π2,π)P\left(\frac{\pi}{2},\pi\right) gives:
dydx=2cos⁡(2x+π)+1\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} = 2\cos(2x+\pi) + 1

2. Evaluate the first derivative at $x = 3$

Substitute x=3x = 3 into the derivative:
dydx∣x=3=2cos⁡(2(3)+π)+1\left. \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} \right|_{x=3} = 2\cos(2(3)+\pi) + 1
dydx∣x=3=2cos⁡(6+π)+1≈−0.920\left. \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} \right|_{x=3} = 2\cos(6+\pi) + 1 \approx -0.920

3. Conclude whether the function is increasing based on the sign of the derivative

Since dydx≈−0.920<0\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} \approx -0.920 < 0, the gradient is negative.
Therefore, yy is decreasing when x=3x = 3.

答案

Since dydx<0\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} < 0 when x=3x = 3, yy is decreasing, not increasing.

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图示为曲线 y=3e−12x−6y = 3e^{-\frac{1}{2}x} - 6 的一部分,该曲线与 xx 轴相交于点 PP,与 yy 轴相交于点 QQ。曲线在点 QQ 处的法线与 xx 轴交于点 RR。求 法线的方程, 阴影区域的面积。
  2. 2将 x2+3x+2x2(2x+1)\dfrac{x^2+3x+2}{x^2(2x+1)} 表示为部分分式。 由此对 x2+3x+2x2(2x+1)\dfrac{x^2+3x+2}{x^2(2x+1)} 关于 xx 进行积分。
  3. 3一名驾驶员以恒定速度 V m/s 行驶,经过一个固定点 X 并看到前方车辆很少。他踩下油门,随后他的速度 v m/s 由 v=60et/6v = 60e^{t/6} 给出,其中 tt 是通过 X 后的时间(以秒为单位)。当他通过点 Y 时,他的速度已…
  4. 4将 8x+13(1+2x)(2+x)2\frac{8x+13}{(1+2x)(2+x)^2} 表示为部分分式。 将 8x+13(1+2x)(2+x)2\frac{8x+13}{(1+2x)(2+x)^2} 表示为部分分式。 由此,求 ∫128x+13(1+2x)(2+x)2 dx\displaystyle \int_{1}^{2} \frac{8x+13}{(1+2x)(2+x)^2}\,\mathrm{d}x…
  5. 5一条曲线的方程由 y=5xe2x+1y = 5xe^{2x+1} 给出。 求 dydx\frac{dy}{dx}。 由此,求 ∫xe2x+1 dx\int xe^{2x+1} \text{ d}x。 确定使 yy 是递减函数的 xx 值范围。