已知曲线L的方程为:
(t≥0).
(Ⅰ)讨论L的凹凸性;
(Ⅱ)过点(-1,0)引L的切线,求切点(x0,y0),并写出切线的方程;
(Ⅲ)求此切线与L(对应于x≤x0的部分)及x轴所围成的平面图的面积.
参考答案:
[分析]: 为确定L的凹凸性,须先求二阶导数
并确定其正负,要解第(Ⅱ)问,首先要求出曲线上点(x0,y0)对应的参数t0处的斜率,然后求出切线方程,由(Ⅰ)和(Ⅱ)可知所求平面图形的基本形状,从而求出其面积.
[解法一] (Ⅰ)由于
(Ⅱ)当t=0时,x’(0)=0,y’(0)=4,x(0)=1,y(0)=0,
则t=0时,L在对应点处切线方程为x=1,不合题意,故设切点(x0,y0)对应的参数为t0>0,则L在(x0,y0)处的切线方程为
令x=1,y=0,得
解得t0=1或t0=-2(舍去)
由t0=1知,切点为(2,3),且切线方程为y=x+1.
(Ⅲ)令y=4t-t2=0,得t1=0,t2=4,对应曲线L与x轴的两个交点(1,0)和(17,0),由以上讨论知曲线L和所求的切线如图所示,故所求平面图形的面积为
[解法二] (Ⅰ)同解法一.
(Ⅱ)由
由于当x0=1时,L在对应点处切线方程为x=1,不合题意,故可设L在点(x0,y0)处的切线
方程为
将x=1,y=0代入上式,得
即
整理得
解得x0=2,并得y0=3,因此切线方程为y=x+1.
(Ⅲ)在
中令y=0,得L与x轴的交点为(1,0)和(17,0),故所求平面图形的面积为