Skip to content
CalcGospel 國際數學圖譜
返回

IAL 2024 Oct Q7

A Level / Edexcel / P3

IAL 2024 Oct Paper · Question 7

题目

Problem

The curve CC has equation y=f(x)y=f(x), where

f(x)=x34x+7x74f(x)=x^3\sqrt{4x+7}\qquad x\geq -\frac{7}{4}

(a) Show that

f(x)=kx2(2x+3)4x+7f'(x)=\frac{kx^2(2x+3)}{\sqrt{4x+7}}

where kk is a constant to be found.

(4)

The point PP, shown in Figure 3, is the minimum turning point on CC.

(b) Find the coordinates of PP.

(2)

(c) Hence find the range of the function gg defined by

g(x)=4f(x)x74g(x)=-4f(x)\qquad x\geq -\frac{7}{4}
(2)

The point QQ with coordinates (12,38)\left(\dfrac12,\dfrac38\right) lies on CC.

(d) Find the coordinates of the point to which QQ is mapped when CC is transformed to the curve with equation

y=40f(x32)8y=40f\left(x-\frac32\right)-8
(2)
题目中文翻译

曲线 CC 的方程为 y=f(x)y=f(x),其中

f(x)=x34x+7x74f(x)=x^3\sqrt{4x+7}\qquad x\geq -\frac{7}{4}

(a) 证明

f(x)=kx2(2x+3)4x+7f'(x)=\frac{kx^2(2x+3)}{\sqrt{4x+7}}

其中 kk 是需要求出的常数。

图 3 所示的点 PP 是曲线 CC 上的极小值转折点。

(b) 求点 PP 的坐标。

(c) 由此求函数 gg 的值域,其中

g(x)=4f(x)x74g(x)=-4f(x)\qquad x\geq -\frac{7}{4}

坐标为 (12,38)\left(\dfrac12,\dfrac38\right) 的点 QQ 在曲线 CC 上。

(d) 当 CC 被变换为方程

y=40f(x32)8y=40f\left(x-\frac32\right)-8

所表示的曲线时,求点 QQ 被映射到的点的坐标。

解答

(a)

解法一

思路

展开

把根式写成 (4x+7)1/2(4x+7)^{1/2},对 x3(4x+7)1/2x^3(4x+7)^{1/2} 使用乘积法则和链式法则。随后通分并因式分解分子,使结果与题目给出的形式一致。

答题过程

展开

Write

f(x)=x3(4x+7)12.f(x)=x^3(4x+7)^{\frac12}.

Using the product rule,

f(x)=3x2(4x+7)12+2x3(4x+7)12=3x2(4x+7)+2x34x+7=7x2(2x+3)4x+7.\begin{align*} f'(x) =&\,3x^2(4x+7)^{\frac12} \\ &\,+2x^3(4x+7)^{-\frac12} \\[2mm] =&\,\frac{3x^2(4x+7)+2x^3} {\sqrt{4x+7}} \\[2mm] =&\,\frac{7x^2(2x+3)} {\sqrt{4x+7}}. \end{align*}

Therefore,

k=7.\boxed{k=7}.

(b)

解法一

思路

展开

由 (a) 的导数求驻点。分母在定义域内部为正,而 x20x^2\geq0,所以导数的符号由 2x+32x+3 决定;在 x=32x=-\frac32 两侧导数由负变正,因此这是极小值点。

答题过程

展开

For an interior stationary point,

7x2(2x+3)4x+7=0.\frac{7x^2(2x+3)}{\sqrt{4x+7}}=0.

Thus,

x=0x=0

or

x=32.x=-\frac32.

For 74<x<32-\frac74<x<-\frac32, f(x)<0f'(x)<0, while for x>32x>-\frac32, f(x)0f'(x)\geq0 and is positive except at x=0x=0. Hence the derivative changes from negative to positive at x=32x=-\frac32, so this is the minimum turning point.

Its yy-coordinate is

f(32)=(32)34(32)+7=278.\begin{align*} f\bigg(-\frac32\bigg) =&\,\bigg(-\frac32\bigg)^3 \sqrt{4\big(-\frac32\big)+7} \\[2mm] =&\,-\frac{27}{8}. \end{align*}

Therefore,

P(32,278).\boxed{P\bigg(-\frac32,-\frac{27}{8}\bigg)}.

(c)

解法一

思路

展开

本小题必须承接 (b)。由于 ff 的最小值为 278-\frac{27}{8},所以 f(x)278f(x)\geq-\frac{27}{8}。乘以负数 4-4 时不等号反向,从而得到 gg 的最大值;同时 ff 向上无界,所以 gg 向下无界。

答题过程

展开

From part (b),

f(x)278.f(x)\geq-\frac{27}{8}.

Multiplying by 4-4 reverses the inequality:

4f(x)272.-4f(x)\leq\frac{27}{2}.

Since f(x)f(x)\to\infty as xx\to\infty, g(x)=4f(x)g(x)=-4f(x)\to-\infty. Therefore, the range of gg is

(,272].\boxed{\big(-\infty,\frac{27}{2}\big]}.

(d)

解法一

思路

展开

f(x32)f(x-\frac32) 把图像向右平移 32\frac32,所以横坐标增加 32\frac32;外面的 4040 把纵坐标乘以 4040,最后的 8-8 再使纵坐标减去 88

答题过程

展开

The transformation

y=40f(x32)8y=40f\bigg(x-\frac32\bigg)-8

maps a point (x,y)(x,y) on CC to

(x+32,40y8).\bigg(x+\frac32,\,40y-8\bigg).

Therefore,

(12,38)(12+32,40(38)8)=(2,7).\begin{align*} \bigg(\frac12,\frac38\bigg) &\longmapsto \bigg(\frac12+\frac32,\, 40\big(\frac38\big)-8\bigg) \\[2mm] &=\boxed{(2,7)}. \end{align*}