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高级数学 · 练习

切线、法线与变化率:原创混合练习与解析

课文你已经读过了,现在想知道旁边没有例子时,这套方法还站不站得住。

本页内容
  1. 切线与法线
  2. 变化率
  3. 相关变化率
  4. 如果你做错了

这十一道题涵盖整个章节:切线与法线方程、变化率、相关变化率和符号的解释。全部是原创题,由易到难排列,使用切线、法线与变化率中教的方法。

打开答案之前,先在纸上写出完整解答。除了最终数值,也要比较方法,并把出错的地方记在错题记录里。

切线与法线

第 1 题。 求曲线 y = x² − 2x + 3 在 x = 3 处的切线方程。

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y = 9 − 6 + 3 = 6,点是 (3, 6)。dy/dx = 2x − 2,所以 m = 4。

y − 6 = 4(x − 3),所以 y = 4x − 6。检查:4(3) − 6 = 6。✓

第 2 题。 求同一曲线在 x = 3 处的法线方程,写成 ax + by + c = 0。

查看答案

切线斜率是 4,所以法线斜率是 −1/4。

y − 6 = −(1/4)(x − 3)。两边乘 4:4y − 24 = −x + 3,所以 x + 4y − 27 = 0。检查:3 + 24 − 27 = 0。✓

第 3 题。 对 y = x³ − 3x²,求 x = 1 处的切线与法线。

查看答案

y = 1 − 3 = −2,点是 (1, −2)。dy/dx = 3x² − 6x = 3 − 6 = −3。

切线:y + 2 = −3(x − 1),所以 y = −3x + 1。检查:−3 + 1 = −2。✓

法线斜率:1/3。y + 2 = (1/3)(x − 1),所以 3y + 6 = x − 1,得 x − 3y − 7 = 0。检查:1 + 6 − 7 = 0。✓

第 4 题。 求曲线 y = x² − 4x + 7 上与直线 y = 2x + 1 平行的切线方程。

查看答案

平行线斜率相同,所以 dy/dx = 2。于是 2x − 4 = 2,得 x = 3。

y = 9 − 12 + 7 = 4,点是 (3, 4)。y − 4 = 2(x − 3),所以 y = 2x − 2。检查:2(3) − 2 = 4。✓

第 5 题。 曲线 y = 6/x 经过 (2, 3)。求该点的切线,以及切线与坐标轴相交的点。

查看答案

y = 6x⁻¹,所以 dy/dx = −6/x²。x = 2 时斜率是 −6/4 = −3/2。

y − 3 = −(3/2)(x − 2),所以 2y − 6 = −3x + 6,得 3x + 2y − 12 = 0。检查:6 + 6 − 12 = 0。✓

y = 0 时:3x = 12,x = 4。x = 0 时:2y = 12,y = 6。切线与坐标轴相交于 (4, 0) 和 (0, 6)。

变化率

第 6 题。 一个球被抛出,t 秒后的高度是 h = 20t − 5t² 米。求 t = 3 时的 dh/dt 并解释,再求最大高度。

查看答案

dh/dt = 20 − 10t。t = 3 时:20 − 30 = −10。t = 3 时球以每秒 10 米的速度下落。

20 − 10t = 0 时变化率为零,得 t = 2。此时 h = 40 − 20 = 20 米,是最大高度,因为变化率由正变负。

第 7 题。 制造 x 件货品的成本是 C = 0.5x² + 20x + 100(单位:令吉)。求 x = 30 时 C 相对于 x 的变化率,并说明其含义。

查看答案

dC/dx = x + 20。x = 30 时:50。

当制造 30 件时,每多做一件,成本增加 RM50。

第 8 题。 一杯冷却中的液体,t 分钟后温度是 T = 100 − 12t + 0.5t² °C,0 ≤ t ≤ 12。求 t = 4 时的 dT/dt、解释它,并求最低温度。

查看答案

dT/dt = −12 + t。t = 4 时:−8。温度以每分钟 8 °C 的速率下降。

t = 12 时变化率为零。T = 100 − 144 + 72 = 28 °C。这是所给范围内的最低温度,因为 t 小于 12 时变化率一直为负。

相关变化率

第 9 题。 立方体的边长以每秒 0.2 cm 增长。求 x = 10 时表面积 S = 6x² 增加的速率。

查看答案

dS/dx = 12x。dS/dt = 12x × 0.2 = 2.4x。x = 10 时:每秒 24 cm²。

第 10 题。 圆形水波的面积以每秒 10 cm² 增加。求 r = 4 时半径增加的速率,答案取 3 位有效数字。

查看答案

A = πr²,所以 r = 4 时 dA/dr = 2πr = 8π。由 dA/dt = dA/dr × dr/dt:10 = 8π × dr/dt。

dr/dt = 10/(8π) = 5/(4π) ≈ 每秒 0.398 cm。

第 11 题。 一个气球被充气,体积 V = (4/3)πr³ 以每秒 100 cm³ 增加。求 r = 5 时的 dr/dt,先写精确值,再取 3 位有效数字。

查看答案

r = 5 时 dV/dr = 4πr² = 100π。于是 100 = 100π × dr/dt,所以 dr/dt = 1/π ≈ 每秒 0.318 cm。

如果你做错了

错误类型回到
把 y 值当作斜率,或忘了求切点求曲线在某一点的切线方程
只倒过来没变号,或只变号没倒过来用正确的倒数符号求法线
给了平均变化率,或忘了单位把导数当作变化率
停在 dA/dr,忘了 dr/dt用相关变化率模型联系两个变化的量
只写数字,没说是增加还是减少解释变化率符号的含义

想让运算更稳,可以试试无计算器运算训练和二次函数结构探索器。

完整做完一遍之后,把错误分成方法、运算和表述三类。附加数学线上一对一补习的老师可以陪你逐类处理。

更新于:

下一步

如果同一种错误一再出现在你的答案里,一对一的老师可以和你一起检查演算,并挑选相应的下一批题目。

一小时付费试听课,按所安排老师确认的收费,RM80 起。

补习由家长或监护人安排。用 WhatsApp 把这页发给他们,他们就可以替你咨询。

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