设L是一条平面曲线,其上任意一点P(x,y)(x>0)到坐标原点的距离恒等于该点处的切线在y轴上的截距,且L经过点(
问答题 (I)试求曲线L的方程;
【正确答案】正确答案:设曲线L过点P(x,y)的切线方程为Y一y=y ' (X一x),令X=0,则Y=-xy ' +y,即它在y轴上的截距为-xy ' +y。根据距离公式,点P(x,y)到坐标原点的距离为 。故由题设条件得 一xy ' +y= (x>0), 即得 y ' = (x>0), 此为一阶齐次微分方程,令y=μx,则 ,代入上式,方程变为
【答案解析】
问答题 (Ⅱ)求L位于第一象限部分的一条切线,使该切线与L以及两坐标轴所围图形面积最小。
【正确答案】正确答案:由(I)知曲线的方程为y= 一x 2 ,则y ' =一2x,点P(x,y)=P(x, 一x 2 ),所以在点P处的切线方程为 Y一( 一x 2 )=一2x(X一x), 分别令X=0,Y=0,解得在y轴,x轴上的截距分别为x 2 + 。 此切线与两坐标轴围成的三角形面积为 A(x)= (4x 2 +1) 2 ,x>0。 由于该曲线在第一象限中与两坐标轴所围成的面积为定值,记为S 0 ,于是题中所求的面积为 S(x)=A(x)一S 0 = (4x 2 +1) 2 一S 0 , 求最值点时与S 0 无关,而 S ' (x)= , 令S ' (x)=0,得x= ,S ' (x)>0。 根据极值存在的第一充分条件知,x= 是S(x)在x>0时的唯一极小值点,即最小值点,于是所求切线方程为
【答案解析】