題目
Problem
2. Let C be the curve defined by the parametric equations x=t3+1, y=t4+t. Find the slope of the tangent line to C at the point (0,0). (10%)
解答
解法一
思路
展開
- 本題要求參數曲線在點 (0,0) 處的切線斜率。
- 第一步:求解點 (0,0) 對應的參數 t 值:
- 令 x=t3+1=0⟹t3=−1⟹t=−1。
- 將 t=−1 代回 y 檢驗: y=(−1)4+(−1)=1−1=0,符合點座標。
- 因此,此點對應參數為 t=−1。
- 第二步:求參數曲線的一階導函數 dxdy:
- 根據參數方程求導公式:
dxdy=dx/dtdy/dt
- 計算 dtdy=4t3+1。
- 計算 dtdx=3t2。
- 導函數為: dxdy=3t24t3+1。
- 第三步:代入 t=−1 計算斜率。
答題過程
展開
我們首先求解點 (x,y)=(0,0) 所對應的參數 t 值:
x=t3+1=0⟹t3=−1
在實數範圍內,解得:
t=−1
我們將 t=−1 代入 y 的方程式中進行驗證:
y=(−1)4+(−1)=1−1=0
證實點 (0,0) 對應的參數為 t=−1。
接下來,我們使用參數方程求導公式來計算切線斜率 m=dxdy:
dxdy=dtdxdtdy
對參數式分別關於 t 求導:
- dtdy=dtd(t4+t)=4t3+1
- dtdx=dtd(t3+1)=3t2
將其代回斜率公式:
dxdy=3t24t3+1
將 t=−1 代入以計算在 (0,0) 處的切線斜率:
m=dxdyt=−1=3(−1)24(−1)3+1=3−4+1=3−3=−1
結論:
在點 (0,0) 處的切線斜率為 −1。