求曲线y=f(x)(指定积分函数)平行于直线x+y=0的切线数量
解答:曲线$y=f(x)$平行于直线$x+y=0$的切线数量
嘿,你的思路已经走对了关键的前两步!咱们接着把剩下的步骤拆解清楚就行~
首先,先确认一下导数的化简(避免后续计算出错):
- 被积函数里的第二项是$\frac{1}{2}\log\sqrt{t}$,因为$\log\sqrt{t} = \frac{1}{2}\log t$,所以代入后可得:
$\frac{1}{2}\log\sqrt{t} = \frac{1}{2} \times \frac{1}{2}\log t = \frac{1}{4}\log t$ - 因此,根据变上限积分求导法则,$f'(x) = \sqrt{\log x} - \frac{1}{4}\log x$
- 这里要注意定义域:因为被积函数里有$\sqrt{\log t}$,所以$\log t \geq 0$即$t \geq 1$,因此$f(x)$的定义域是$x \geq 1$,此时$\log x \geq 0$。
接下来,我们根据“平行线斜率相等”的条件建立方程:
直线$x+y=0$的斜率是$-1$,所以令$f'(x) = -1$,得到方程:
√logx - (1/4)logx = -1
为了简化这个方程,我们做换元:令$u = \sqrt{\log x}$(因为$x \geq 1$,所以$u \geq 0$),此时$\log x = u^2$。把它代入方程,转化为关于$u$的二次方程:
u - (1/4)u² = -1
整理成标准二次形式(两边乘以4):
u² - 4u - 4 = 0
然后解这个二次方程:
用求根公式$u = \frac{-b \pm \sqrt{b^2-4ac}}{2a}$,这里$a=1$,$b=-4$,$c=-4$,代入得:
u = [4 ± √(16 + 16)]/2 = [4 ± √32]/2 = 2 ± 2√2
现在筛选有效的解:
因为$u \geq 0$,而$2 - 2√2 \approx -0.828 < 0$,不符合要求,所以只保留正根$u = 2 + 2√2$。
最后还原得到$x$的值:
由$u = \sqrt{\log x} = 2 + 2√2$,两边平方得:
$\log x = (2 + 2√2)^2 = 4 + 8√2 + 8 = 12 + 8√2$
因此$x = e^{12 + 8√2}$,这个值明显大于1,在$f(x)$的定义域内,是唯一有效的解。
结论:满足条件的切线只有1条。
内容的提问来源于stack exchange,提问作者Mohan Sharma
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