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CalcGospel 國際數學圖譜
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IAL 2025 Jan Q6

A Level / Edexcel / P3

IAL 2025 Jan Paper · Question 6

题目

Problem

The function f\mathrm{f} is defined by

f(x)=4x+3x2x2\mathrm{f}(x)=\frac{4x+3}{x-2}\qquad x\ne 2

(a) Find f1\mathrm{f}^{-1}

(3)

(b) Show that

ff(x)=ax+bcx+d\mathrm{ff}(x)=\frac{ax+b}{cx+d}

where aa, bb, cc and dd are integers to be found.

(3)

The point P(3,15)P(3,15) lies on the curve with equation y=f(x)y=\mathrm{f}(x).

(c) Find the point to which PP is mapped when y=f(x)y=\mathrm{f}(x) is transformed to the curve with equation y=2f(3x)+8y=2\mathrm{f}(3x)+8

(2)
题目中文翻译

函数 f\mathrm{f} 定义为

f(x)=4x+3x2x2\mathrm{f}(x)=\frac{4x+3}{x-2}\qquad x\ne 2

(a) 求 f1\mathrm{f}^{-1}

(b) 证明

ff(x)=ax+bcx+d\mathrm{ff}(x)=\frac{ax+b}{cx+d}

其中 aabbccdd 是需要求出的整数。

P(3,15)P(3,15) 在曲线 y=f(x)y=\mathrm{f}(x) 上。

(c) 当 y=f(x)y=\mathrm{f}(x) 变换为曲线 y=2f(3x)+8y=2\mathrm{f}(3x)+8 时,求点 PP 被映射到的点。

解答

(a)

解法一

思路

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y=f(x)y=f(x),通过交叉相乘把 xx 表示成 yy,再交换变量。原函数的值不能等于水平渐近线 y=4y=4,所以逆函数的定义域要写成 x4x\ne4

答题过程

展开

Let

y=4x+3x2.y=\frac{4x+3}{x-2}.

Then

y(x2)=4x+3yx4x=2y+3x(y4)=2y+3x=2y+3y4.\begin{align*} y(x-2)=&\,4x+3\\ yx-4x=&\,2y+3\\ x(y-4)=&\,2y+3\\ x=&\,\frac{2y+3}{y-4}. \end{align*}

Interchanging xx and yy gives

f1(x)=2x+3x4,x4.\boxed{f^{-1}(x)=\frac{2x+3}{x-4}, \qquad x\ne4}.

(b)

解法一

思路

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ff(x)ff(x) 表示 f(f(x))f(f(x))。把 4x+3x2\dfrac{4x+3}{x-2} 同时代入外层函数分子和分母中的自变量,再乘以 x2x-2 化成单一分式。

答题过程

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Substituting f(x)f(x) into ff,

f(f(x))=4(4x+3x2)+34x+3x22.f(f(x)) =\frac{ 4\big(\dfrac{4x+3}{x-2}\big)+3} {\dfrac{4x+3}{x-2}-2}.

Multiplying the numerator and denominator by x2x-2,

f(f(x))=4(4x+3)+3(x2)(4x+3)2(x2)=16x+12+3x64x+32x+4=19x+62x+7.\begin{align*} f(f(x)) =&\,\frac{4(4x+3)+3(x-2)} {(4x+3)-2(x-2)}\\ =&\,\frac{16x+12+3x-6} {4x+3-2x+4}\\ =&\,\frac{19x+6}{2x+7}. \end{align*}

Therefore,

a=19,b=6,c=2,d=7.\boxed{a=19,\quad b=6,\quad c=2,\quad d=7}.

For the original composition, x2x\ne2 and x72x\ne-\dfrac72.

(c)

解法一

思路

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y=2f(3x)+8y=2f(3x)+8 中,f(3x)f(3x) 把横坐标缩小为原来的 13\dfrac13;外面的 22+8+8 把纵坐标变成 2y+82y+8。因此直接对点 (3,15)(3,15) 应用坐标映射。

答题过程

展开

The transformation from y=f(x)y=f(x) to

y=2f(3x)+8y=2f(3x)+8

maps

(x,y)(x3,2y+8).(x,y)\longmapsto \bigg(\frac{x}{3},\,2y+8\bigg).

Hence

(3,15)(33,2(15)+8).(3,15)\longmapsto \bigg(\frac33,\,2(15)+8\bigg).

Therefore, PP is mapped to

(1,38).\boxed{(1,38)}.