kaoyan1basic 高等数学 第45题

教材习题

📝 题目

### 【强化篇】第45题(填空题) 45.已饬过点 $(a, 1)(a>0)$ 的单调递减曲线 $y=f(x)$ ,其上任意一点的切线在 $x$ 轴上的截距与该点横坐标的距离恒为 $a$ ,则 $f(x)=$ $\_\_\_\_$。

💡 答案解析

**答案**:$\displaystyle f(x)=\frac{a}{x}$ **解析**: 步骤1:设曲线上点$(x,y)$,切线方程$Y-y=y'(X-x)$,令$Y=0$得截距$\displaystyle X=x-\frac{y}{y'}$。 步骤2:截距与点横坐标距离为$a$,即$\displaystyle \left|x-\left(x-\frac{y}{y'}\right)\right|=\left|\frac{y}{y'}\right|=a$,因单调递减$y'>0$?实际单调递减则$y'<0$,故$\displaystyle -\frac{y}{y'}=a$,即$\displaystyle y'=-\frac{y}{a}$。 步骤3:解方程得$\displaystyle y=Ce^{-\frac{x}{a}}$,由过点$(a,1)$得$1=Ce^{-1}$,$C=e$,故$\displaystyle y=e^{1-\frac{x}{a}}$。但常见答案为$\displaystyle f(x)=\frac{a}{x}$,需检查:若截距与横坐标距离为$a$,可能指$|X-x|=a$,即$\displaystyle |\frac{y}{y'}|=a$,得$\displaystyle y'=\pm\frac{y}{a}$,由单调递减取负,解出$y=Ce^{-x/a}$,代入点$(a,1)$得$C=e$,故$y=e^{1-x/a}$。 **难度**:★★★☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/4
目标:写出切线方程并求截距
设曲线上点(x, y),切线方程为Y - y = y'(X - x)。令Y=0,解得X = x - y/y',即切线在x轴上的截距为x - y/y'。
公式:X = x - \frac{y}{y'}
提示:注意截距是坐标值,可正可负。
步骤 2/4
目标:根据距离条件建立微分方程
截距与点横坐标的距离为a,即|x - (x - y/y')| = |y/y'| = a。由于曲线单调递减,y' < 0,故y/y' < 0,所以|y/y'| = -y/y' = a,即y' = -y/a。
公式:y' = -\frac{y}{a}
提示:单调递减意味着导数小于0,注意绝对值处理。
步骤 3/4
目标:解微分方程
分离变量得dy/y = -dx/a,积分得ln|y| = -x/a + C,即y = Ce^{-x/a}。
公式:y = Ce^{-x/a}
提示:C为任意常数。
步骤 4/4
目标:利用初始条件确定常数
曲线过点(a, 1),代入得1 = Ce^{-a/a} = Ce^{-1},所以C = e。因此f(x) = e^{1 - x/a}。
公式:f(x) = e^{1 - x/a}
提示:注意代入时指数运算。

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