回答:
切线平行于 #X# 斜率时的轴(因此 #DY / DX#)为零并且与…平行 #Y# 斜率轴(再次, #DY / DX#)去 #OO# 要么 #-oo#
说明:
我们首先要找到 #DY / DX#:
#x ^ 2 + xy + y ^ 2 = 7#
#d / dx(x ^ 2 + xy + y ^ 2)= d / dx(7)#
#2x + 1y + xdy / dx + 2y dy / dx = 0#
#dy / dx = - (2x + y)/(x + 2y)#
现在, #dy / dx = 0# 当nuimerator是 #0#,只要这也不是分母 #0#.
#2X + Y = 0# 什么时候 #y = -2x#
我们现在有两个方程式:
#x ^ 2 + xy + y ^ 2 = 7#
#y = -2x#
解决(通过替换)
#x ^ 2 + x(-2x)+( - 2x)^ 2 = 7#
#x ^ 2 -2x ^ 2 + 4x ^ 2 = 7#
#3x ^ 2 = 7#
#x = + - sqrt(7/3)= + - sqrt21 / 3#
运用 #y = -2x#,我们得到
曲线的切线在两点处是水平的:
#(sqrt21 / 3, - (2sqrt21)/ 3)# 和 #( - sqrt21 / 3,(2sqrt21)/ 3)#
(观察这些对也不会成为分母 #DY / DX# 等于 #0#)
要找到切线垂直的点,请将分母设为 #DY / DX# 等于tpo #0# (也没有制作分子 #0#).
我们可以通过解决方案,但我们将获得的等式的对称性:
#X = -2y#所以
#y = + - sqrt21 / 3#
并且切线垂直的曲线上的点是:
#( - (2sqrt21)/ 3,sqrt21 / 3)# 和 #((2sqrt21)/ 3,-sqrt21 / 3)#
顺便说说。因为我们有这项技术,这里是这个旋转椭圆的图形:(注意 #+ - sqrt21 / 3 ~~ + - 1.528# 您可以在图表上看到。)
图{x ^ 2 + xy + y ^ 2 = 7 -11.3,11.2,-5.665,5.585}
回答:
我只使用中学数学
平行于x轴的切线:
#( - sqrt {7/3},2sqrt {7/3})和(sqrt {7/3}, - 2qq {7/3})#
切线平行于y轴:
#( - 2sqrt {7/3},sqrt {7/3})和(2sqrt {7/3}, - sq {7/3})#
说明:
我瞥了一眼Jim的答案,看起来像是一个很好的标准微积分处理。但我不禁为在苏格拉底地区的所有中学生感到悲伤,他们想找到代数曲线的切线,但距离微积分还有几年的时间。
幸运的是,他们只能使用代数I来解决这些问题。
#的x ^ 2 + XY + Y ^ 2 = 7#
对于第一个例子,这可能有点复杂,但让我们继续吧。我们把曲线写成 #F(X,Y)= 0# 哪里
#f(x,y)= x ^ 2 + xy + y ^ 2-7#
让我们来 #(R,S)# 作为一个观点 #F#。我们想调查一下 #F# 近 #(R,S)# 所以我们写
#f(x,y)= f(r +(x-r),s +(y-s))#
#=(r +(x-r))^ 2 +(r +(x-r))(s +(y-s))+(s +(y-s))^ 2-7#
我们扩展,但我们不扩大差异条款 #X-R# 和 #y的-S#。我们希望保持这些完好无损,以便我们可以尝试稍后删除一些。
#f(x,y)= r ^ 2 + 2r(xr)+(xr)^ 2 +(rs + s(xr)+ r(ys)+(xr)(ys))+ s ^ 2 + 2s( ys)+(ys)^ 2-7#
#=(r ^ 2 + rs + s ^ 2 - 7)+(2r + s)(xr)+(2s + r)(ys)+(xr)^ 2 +(ys)^ 2 +(xr)( YS)#
#= f(r,s)+(2r + s)(x-r)+(2s + r)(y-s)+(x-r)^ 2 +(y-s)^ 2 +(x-r)(y-s)#
我们说 #(R,S)# 是的 #F# 所以 #F(R,S)= 0#.
#f(x,y)=(2r + s)(x-r)+(2s + r)(y-s)+(x-r)^ 2 +(y-s)^ 2 +(x-r)(y-s)#
我们按度数对术语进行了排序,我们可以尝试近似值 #F# 近 #(R,S)# 通过降低更高的学位。这个想法是什么时候 #(X,Y)# 近 #(R,S)# 然后 #X-R# 和 #y的-S# 很小,他们的正方形和产品仍然较小。
让我们生成一些近似值 #F#。以来 #(R,S)# 在曲线上,常数近似,丢弃所有差异项,是
#f_0(x,y)= 0#
这不是特别令人兴奋,但它正确告诉我们附近的点 #(R,S)# 将给出接近零的值 #F#.
让我们变得更有趣并保持线性项。
#f_1(x,y)=(2r + s)(x-r)+(2s + r)(y-s)#
当我们将其设置为零时,我们得到最佳线性近似值 #F# 近 #(R,S),# 哪一个是 切线 至 #F# 在 #(R,S)。# 现在我们到了某个地方。
#0 =(2r + s)(x-r)+(2s + r)(y-s)#
我们也可以考虑其他近似值:
#f_2(x,y)=(2r + s)(x-r)+(2s + r)(y-s)+(x-r)^ 2#
#f_3(x,y)=(2r + s)(x-r)+(2s + r)(y-s)+(x-r)^ 2 +(x-r)(y-s)#
这些是高阶切线,是大学数学学生难以达到的切线。我们已经超越了大学微积分。
有更多的近似值,但我被警告这是越来越长。现在我们学会了如何仅使用代数I进行微积分,让我们来解决问题。
我们想要找到切线与其平行的点 #X# 轴和 #Y# 轴。
我们找到了切线 #(R,S)# 是
#0 =(2r + s)(x-r)+(2s + r)(y-s)#
平行于 #X# 轴表示方程式 #y = text {constant}#。所以系数就可以了 #X# 必须为零:
#2r + s = 0#
#s = -2r#
#(R,S)# 是这样的曲线 #F(R,S)= 0#:
#r ^ 2 + rs + s ^ 2 - 7 = 0#
#r ^ 2 + r(-2r)+( - 2r)^ 2 - 7 = 0#
#r = pm sqrt {7/3}#
以来 #S = -2r# 要点是
#( - sqrt {7/3},2sqrt {7/3})和(sqrt {7/3}, - 2qq {7/3})#
类似地,与y轴平行意味着 #2S + R = 0# 由于问题的对称性,它应该只交换x和y。所以其他要点是
#( - 2sqrt {7/3},sqrt {7/3})和(2sqrt {7/3}, - sq {7/3})#
校验。
怎么检查?我们来做Alpha图。
plot x ^ 2 + xy + y ^ 2 = 7,x = -sqrt {7/3},y = 2 sqrt {7/3},x = 2sqrt {7/3},y = -sqrt {7/3 }
看起来不错。代数曲线上的微积分。非常适合中学。