高数求一元函数在一点的切线方程问题已知曲线过(1,1)点,如果把曲线上任意一点P处的切线与y轴的交点记作Q,则以PQ为直径所做的圆都经过点F(1,0),就此曲线.
高数求一元函数在一点的切线方程问题
已知曲线过(1,1)点,如果把曲线上任意一点P处的切线与y轴的交点记作Q,则以PQ为直径所做的圆都经过点F(1,0),就此曲线.
设曲线任意一点P(a, b),
切线方程为:y=k(x-a)+b, k=y'(a)
Q点坐标:(0, -ak+b)
PQ的中点O(a/2, -ak/2+b),
PQ的距离的一半为r, 即(2r)^2=a^2+a^2k^2=a^2(1+k^2)
所以圆的方程为:(x-a/2)^2+(y+ak/2-b)^2=a^2(1+k^2)/4
代入F(1,0)入圆:(1-a/2)^2+(ak/2-b)^2=a^2(1+k^2)/4
展开化简得:1-a-kab+b^2=0
相当于解微分方程:1-x-y'xy+y^2=0, y(1)=1
可参照楼上的化简,只不过他的通解求错了:
2xyy'-2y^2=2-2x
(2xyy'-2y^2)/x^3=2/x^3-2/x^2
(y^2/x^2)'=(-1/x^2+2/x)'
两边积分得:y^2/x^2=-1/x^2+2/x+c
即通解为:y^2=-1+2x+cx^2
代入(1,1)得:c=0
特解为:y^2=2x-1
设 P(a,f(a))是曲线上任一点,则切线方程为 y-f(a)=f '(a)*(x-a) ,
令 x=0 得 Q(0,f(a)-a*f '(a)),
因为以 PQ 为直径的圆过 F ,所以 FP丄FQ ,
因为 FP=(a-1,f(a)),FQ=(-1,f(a)-a*f '(a)),
所以 1-a+f(a)*[f(a)-a*f '(a)]=0 ,
换用 x、y 表示,即 1-x+y(y-xy ')=0 ,初始值:x=1,y=1 .
设曲线为y=f(x),曲线上点P的坐标为(x,y),
过点P的切线方程为:Y-y=f'(x)(X-x),Q为(0,y-xf'(x)) ,
PQ^2=x^2+x^2(f'(x))^2
PQ的中点坐标为:(x/2,y-xf'(x)/2) ,
由于点F(1,0)在圆上,(x/2-1)^2+(y-xf'(x)/2)^2=[x^2+x^2(f'(x))^2]/4
或:(x-2)^2+(2y-xf'(x))^2=x^2+x^2(f'(x))^2
化简得:-x+1+y^2-xyf'(x)=0
即:y^2-xyy'=x-1
2xy^2-2x^2*yy'=2x(x-1)
或:[2y^2dx-2xydy]/x^3=-2(x-1)/x^3dx
通解为:y^2/x^2=2/x-1/x^3+C,或:y^2=2x-1/x+Cx^2
因曲线过(1,1)点,代入得:C=0
所求曲线为:y^2=2x-1/x