考研数学:半立方抛物线
1. 半立方抛物线的概念
半立方抛物线的方程一般形式为\(y^{2}=ax^{3}(a > 0)\)。从方程形式可以看出,它是一种隐函数曲线。如果将其写成显函数形式,则为\(y=\pm\sqrt{ax^{3}}\),这表明对于给定的\(x\)值(\(x\geqslant0\),因为在实数范围内,根号下的数不能为负),有两个\(y\)值与之对应,这两个\(y\)值互为相反数。
2. 半立方抛物线的性质
对称性:
关于\(x\)轴对称。因为若点\((x,y)\)在曲线上,将\(y\)换成\(-y\)时,方程\(( - y)^{2}=ax^{3}\),即\(y^{2}=ax^{3}\)不变。例如,若\((1,1)\)在曲线\(y^{2}=x^{3}\)上,那么\((1, - 1)\)也在该曲线上。
特殊点与切线:
在原点\((0,0)\)处有尖点。对\(y=\sqrt{ax^{3}}\)求导(根据复合函数求导法则),设\(u = ax^{3}\),则\(y = u^{\frac{1}{2}}\),\(y^\prime=\frac{3}{2}\sqrt{ax}\)。当\(x = 0\)时,导数趋近于无穷大,这意味着在原点处切线垂直于\(x\)轴。
定义域和值域:
当\(a>0\)时,\(x\)的取值范围是\(x\geqslant0\),\(y\)的取值范围是\(y\in R\)。因为对于任何非负的\(x\)值,都可以通过方程计算出对应的\(y\)值,\(y\)可以是正的、负的或零。
3. 例如,当\(a = 1\)时,方程为\(y^{2}=x^{3}\)。
当\(x = 0\)时,\(y = 0\)。
当\(x = 1\)时,\(y=\pm1\)。
当\(x = 4\)时,\(y=\pm8\)。可以通过这些点大致描绘出半立方抛物线在第一象限和第四象限(因为\(x\geqslant0\))的形状,它从原点开始,随着\(x\)的增大,\(y\)的绝对值也增大,并且关于\(x\)轴对称。