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CalcGospel 國際數學圖譜
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IAL 2023 Jan Q1

A Level / Edexcel / P1

IAL 2023 Jan Paper · Question 1

题目

Problem

A curve CC has equation

y=2+10x122x32,x>0.\begin{align*} y=2+10x^{\frac12}-2x^{\frac32}, \qquad x>0. \end{align*}

(a) Find dydx\dfrac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} giving your answer in simplest form.

(3)

(b) Hence find the exact value of the gradient of the tangent to CC at the point where x=2x=2 giving your answer in simplest form.

(Solutions relying on calculator technology are not acceptable.)

(2)
题目中文翻译

曲线 CC 的方程为

y=2+10x122x32,x>0.\begin{align*} y=2+10x^{\frac12}-2x^{\frac32}, \qquad x>0. \end{align*}

(a) 求 dydx\dfrac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x},并将答案写成最简形式。

(b) 由此求曲线 CCx=2x=2 的点处切线斜率的精确值,并将答案写成最简形式。

(不接受依赖计算器技术的解答。)

解答

(a)

解法一

思路

展开

这里直接使用幂函数求导。常数项求导后为 00,每个 xnx^n 项求导时变成 nxn1nx^{n-1}

答题过程

展开

Differentiate term by term:

dydx=0+1012x12232x12=5x123x12.\begin{align*} \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} =&\,0+10\cdot \frac12 x^{-\frac12} -2\cdot \frac32 x^{\frac12}\\ =&\,5x^{-\frac12}-3x^{\frac12}. \end{align*}

Therefore

dydx=5x123x12.\begin{align*} \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}=5x^{-\frac12}-3x^{\frac12}. \end{align*}

(b)

解法一

思路

展开

切线的斜率就是该点的 dydx\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}。题目要求 exact value,所以不要用小数,把 2\sqrt2 形式化简到最简。

答题过程

展开

At x=2x=2,

dydx=5(2)123(2)12=5232.\begin{align*} \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} =&\,5(2)^{-\frac12}-3(2)^{\frac12}\\ =&\,\frac5{\sqrt2}-3\sqrt2. \end{align*}

Rationalise the first term:

5232=52232=522622=22.\begin{align*} \frac5{\sqrt2}-3\sqrt2 =&\,\frac{5\sqrt2}{2}-3\sqrt2\\ =&\,\frac{5\sqrt2}{2}-\frac{6\sqrt2}{2}\\ =&\,-\frac{\sqrt2}{2}. \end{align*}

So the exact gradient is

22.\begin{align*} -\frac{\sqrt2}{2}. \end{align*}