已知曲线,其中函数具有连续导数,且。若曲线切线与轴交点到切点距离恒为,求及以与坐标轴为边界的面积。
答案
();面积为 。
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(1)先取 ,切点为 。因 ,参数求导给出切线斜率 ,切线方程为 。令 ,得到与 轴的交点
(2)由两点距离恒为 ,有 ,从而 。在该区间内正弦、余弦均为正,再由 选正支,得到 。
(3)积分得 。因 ,对数无需绝对值;由 及连续性得 。求导回代,有 ,且距离平方为 。
在端点 ,所求参数曲线的两分量导数都为零,不能直接套斜率商或断言切线水平。由 ,得 ,而 ,故 ,端点切线为竖直线 ,到其与 轴交点的距离仍为 。
(4)当 ,,而 。由于 严格递增,所求面积是曲线下方的反常积分。作参数代换 、,得到
换元后的被积函数连续,故该反常面积收敛。