題目
Problem
PART 2:
- Find the equation of the curve on the xy-plane that passes through (3,1) such that for any point P on the curve, the midpoint of the tangent line at P that lies in the first quadrant is P itself.
解答
解法一
思路
展開
把曲線上一點設為 (a,f(a))。切線與兩座標軸的截距可由切線式求出;「第一象限內的線段中點就是該點」會給出一階微分方程。
答題過程
展開
設 P=(a,f(a)),其切線為
y−f(a)=f′(a)(x−a).
令 x=0、y=0,分別得到兩軸截距
f(a)−af′(a),a−f′(a)f(a).
故第一象限中切線段的中點為
(21(a−f′(a)f(a)),21(f(a)−af′(a))).
依題意它等於 (a,f(a))。由任一座標分量均可化為
af′(a)+f(a)=0.
因此曲線滿足
xdxdy+y=0⟹dxd(xy)=0.
所以 xy=C。又曲線通過 (3,1),故 C=3,所求為
y=x3(x>0).