2012级郑州大学工学院高数课后习题答案(6)

2020-02-21 02:55

又当t?0时,y?1?y?|所以,

dydx22t?0?e2,代入(6)式??e2?1ey??|t?0??34

|t?0?y??|t?0?e3?e?e?????2e?3?. ?24?4y9.设y?y?x?由方程y?1?xe ①所确定,求解:(一)①关于x求导得

dy?ydy?y?0?1.e?x?e.? dxdx??ydydx33.

即 ?1?xe由②式解得

2?dydx?e ②

ydydx?eyy1?xe(因为①)?ey1??y?1??ey2?y. ③

(二)

dydx2yd?dy?d?e?????dx?dx?dx??2?yyy?d?e????dy?2?y??2y?dy?.?dx ? ?e?2?y??ey??1?ey.22?y?2?y??e?3?y?. ④ 3?2?y?(三)

dydx332d?dy??2dx?dx?2y2y2y?d?e?3?y??d?e?3?y??dy?????.?? 3?3??dx?????2?y??dy??2?y??dx?2e ? ?e3y?3?y??e2y?.?2?y?3??e2y?3?y??.?3?2?y?2.??1??ey.2?y?2?y?62

19?12y?2y?2?y?5.

10.设雨点为球状物,若雨点体积对时间的变化率与表面积成正比,证明雨点半径增加的速

率为一常数.

解:设半径为r的球体的体积及表面积分别为V和S. 则有 V?43?r ① , S?4?r2 ②

3 ① ①式两边关于t求导得

dVdt?4?r.2drdt?S.drdt ③

由题意,雨点体积对时间的变化率与表面积成正比,故可设

26

将④代入③得

dVdt?kS(k为正常数) ④

kS?S.drdt

所以,有

1xdrdt?k,即证明了雨点半径增加的速率为常数k.

11.曲线y?的切线与x轴、y轴围成一个图形.记切点的横坐标为a,试求切线方程

和这个图形的面积.当切点沿曲线趋于无穷远时,该面积的变化趋势如何? 解:(一)y?1x在点M?a,??1??处的切线斜率为 a??1? k????x??|x?a??112xx|x?a??12aa.1.

故y?1x在点M?a,??1??处的切线方程为 a? y?即

x3a1a??12aa.1?x?a?

?y32a?1 ①

(二)点M?a,??1??处的切线与x轴、y轴围成一个图形面积为 a? S?a??12.3a.32a94?94a.

94(三)limS?a??lima???a???a???;lim?S?a??lim?a?0a?0a?0.

12.一电线杆高AB?5m,顶端B处有一盏灯,一人高CD?1.8m,且以1m/s的速率前进.求当人与电线杆的距离AC?10m时(1)人影头顶E处前进的速率;(2)人影CE 的伸长速率.

解:(一)由于?CDE~?ABE,故有

27

CDAB1.85??CEAE

?1?ACAEAE?ACAE

所以 AC?①两边关于t求导得

将AC?10m,

d?ACdt1625AE ①

d?ACdt??16d?AE? ② .25dt??1m/s代入②,得

d?AEdt

?|AC?10?2516(m/s).

(二)由于?CDE~?ABE,故有

CDAB1.85??CEAECEAE925

也就是 CE?③两边关于t求导得

将AC?10m时,

d?AEdtAE ③

d?CEdt2516dt??925.d?AEdt? ④

?|AC?10?m/s代入④,得

13.设y?xa?xx,求y?. 解:y?ealnxxxad?CE??92516.25?916(m/s).

?exlnxa,所以

ay??e?alnxx????exlnx???e1alnxx?axlnx????exlnxa??xa?lnx

? ?eaxlnx?x?aln???2x?ax?xlnxa?1a?1 a??eaxlnx?xx????? ?xa.ax?lna.lnx?2xa1?x?a?1?alnx?1?. ??xx?14.求抛物线y?x?ax与y?x?bx(b?a?0)的公切线的方程.

解:所谓两条曲线的公切线是指同时与两条曲线相切的那条直线,比如中学时学过的两个圆周曲线的内、外公切线.

由y?x?ax得y??2x?a.抛物线y?x?ax在点M1x1,x1?ax1处的切线方程 为 y?x1?ax1??2x1?a??x?x1?,即

2222?2??? y??2x1?a?x?x1 ②

228

同理,抛物线y?x2?bx在点M2?x2,x2?bx2处的切线方程

2?为 y?x2?bx2??2x2?b??x?x2?,即

2?? y??2x2?b?x?x2 ③

2由切线方程②,③是完全相同的,故有

?x1??x2 ④ 且 2x1?a?2x2?b ⑤ 由④式得 x1?x2(舍去,否则与⑤式矛盾!)或x1??x2.将x1??x2代入⑤,得 x1?222b?a4

b?a4b?3a?2ab1622从而 x1?ax1?所以公切线斜率为

k?2x1?a?2.?b?a?216?a.?

b?a4?a?a?b2

所以公切线方程为 y?b?3a?2ab1622?a?b?b?a??x?? 2?4?2即 y?a?b2a?b2x?b?3a?2ab162?b?a822

也就是 y?x??b?a?216.

15.设函数g?x?在x?0处的某邻域内有定义,且g?x?在x?0处可导,

1???gxarctan2,x?0,? f?x???x?0,x?0.?

其中g?0??g??0??0,求f??0?.

解:f??0??limf?x??f?0?x?0g?x??g?0?x?0x?0?limg?x?xx?0arctan1x2

?limx?01?.limarctan2?g??0???0. x?02x29

16.设函数f?x??limxe4n?x?1??ax?b3??,其中a,b为常数,则a,b取何值时,函数f?x?n??enx?1?1在其定义域内处处可导. 解:(一) 1. 当x?1时,f?x??1?a?b2;

2. 当x?1时,f?x??ax3?b; 433. 当x?1时,f?x??limxen?x?1??ax?b43e?n(x?1)?be?n(x?1)n??en?x?1??1?limx?axn??1?e?n?x?1? ?x4. 即

?ax3?b,x?1,? f?x????1?a?b,x?1, ?2?x4?,x?1.(二)要使得f?x?在其定义域内处处可导,只须保证f?x?在x?0处可导. 1.要使f?x?在x?0处可导,首先要保证f?x?在x?0处连续,为此有 limf?x??limfx?1??x??f?1?

x?1?因此有 a?b?1 2.要使f?x?在x?0处可导,必须要保证f???1??f???1? ff?x??f?1?ax3?b?f?1????1??limx?1?x?1?limx?1?x?1(因为①)

32 ?lima?x?1??alim?x?1??x?x?1?x?1?x?1x?1?x?1?3a;

?1??limf?x??f?1?x4?1x??1??x3?x2 f?x?1???.

x?1?x?1?limx?1?x?1?limx?1?x?1?4因此,有 3a?4?a?43.

所以 b??13.

30


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