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103 台灣大學微積分(B) 第 11 題

考題 / 轉學考微積分 / 台灣大學 / 微積分B

103學年度 · 103台大微積分B · 第 11 題

題目

Problem

(貳)計算證明題:必須有計算過程,才予計分。共 5 題,每題 8 分,計 40 分。

  1. 考慮第一象限的點 P(a,b)P(a,b)。若曲線 y=x3y=x^3 有三條切線通過 PP,則 a,ba,b 所滿足的充分必要條件為何?

解答

解法一

答題過程

展開

在 x=tx=t 的切線為 y=3t2x−2t3y=3t^2x-2t^3。它通過 (a,b)(a,b) 當且僅當

h(t)=2t3−3at2+b=0.h(t)=2t^3-3at^2+b=0.

其中 h′(t)=6t(t−a)h'(t)=6t(t-a)。因 a,b>0a,b>0,要有三個相異實根,需使局部極小值 h(a)=b−a3h(a)=b-a^3 為負;此時一根為負、另兩根為正,正好對應三條切線。故充分必要條件為

a>0,0<b<a3.\boxed{a>0,\quad 0<b<a^3}.