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Calculus · real student question

已知曲线 y = 3x⁴ − 6x² + 2,求横坐标为 2 的点处的斜率,并写出该点的切线方程。

Question

已知曲线 y=3x4−6x2+2y=3x^4-6x^2+2。

(a) 求曲线在横坐标 xx 为 22 的点处的斜率。

(b) 求该点处的切线方程。

Step-by-step solution

  1. 先求导。 逐项求导得 dydx=12x3−12x\frac{dy}{dx}=12x^3-12x。导数就是斜率函数:代入一个 xx 值,返回的就是该处切线的斜率。

  2. 在 x=2x=2 处算斜率。 12(2)3−12(2)=12(8)−24=96−24=7212(2)^3-12(2)=12(8)-24=96-24=72,所以切线斜率 m=72m=72。

  3. 找出真正的切点。 题面把这个点标成了 (2,−2)(2,-2),但代进去算得 y(2)=3(16)−6(4)+2=48−24+2=26y(2)=3(16)-6(4)+2=48-24+2=26。曲线经过的是 (2,26)(2,26);印出来的 yy 值是笔误,照它去写会把直线摆到错误的位置。

  4. 用点斜式。 取 m=72m=72、(x1,y1)=(2,26)(x_1,y_1)=(2,26):y−26=72(x−2)y-26=72(x-2)。

  5. 展开成斜截式。 y−26=72x−144y-26=72x-144,因此 y=72x−118y=72x-118。

  6. 验算。 当 x=2x=2 时直线给出 144−118=26144-118=26,与曲线上的点吻合;直线的斜率 7272 也与导数一致——这正是切线必须同时满足的两个条件。

Answer

m=72,y=72x−118(切点为 (2,26))m=72,\qquad y=72x-118\quad\text{(切点为 }(2,26)\text{)}

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