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101 台灣大學微積分(C) 第 1 題

考題 / 轉學考微積分 / 台灣大學 / 微積分C

101學年度 · 101台大微積分C · 第 1 題

題目

Problem

  1. For the parametric curve x=x(t)x=x(t), y=y(t)y=y(t) when t=2t=2, x(2)=4x(2)=4, x′(2)=2x'(2)=2, x′′(2)=5x''(2)=5, y(2)=2y(2)=2, y′(2)=2y'(2)=2, y′′(2)=1y''(2)=1, find d2ydx2 (x=4)=?\dfrac{d^2y}{dx^2}\,(x=4)=? (20/100)(20/100)

解答

解法一

思路

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  • 參數曲線的二階導數不能直接把 y′′(t)y''(t) 當成 d2y/dx2\mathrm{d}^2y/\mathrm{d}x^2;先由 dy/dx=y′/x′\mathrm{d}y/\mathrm{d}x=y'/x',再對 xx 微分一次。

答題過程

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由鏈鎖規則,

d2ydx2=ddt(y′x′)/x′=y′′x′−y′x′′(x′)3.\frac{\mathrm{d}^2y}{\mathrm{d}x^2} =\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}t}\left(\frac{y'}{x'}\right)\bigg/ x' =\frac{y''x'-y'x''}{(x')^3}.

代入 t=2t=2 時的資料:

d2ydx2∣x=4=1⋅2−2⋅523=−1.\boxed{\left.\frac{\mathrm{d}^2y}{\mathrm{d}x^2}\right|_{x=4} =\frac{1\cdot2-2\cdot5}{2^3}=-1}.