考研数学:箕舌线
1. 箕舌线的概念
箕舌线的方程一般为\(y = \frac{8a^{3}}{x^{2}+4a^{2}}\)(\(a\neq0\)),它是一种在平面直角坐标系中定义的曲线。从函数形式上看,分母是一个二次式\(x^{2}+4a^{2}\),分子是常数\(8a^{3}\),随着\(x\)的变化,\(y\)的值也相应地改变,从而描绘出特定的曲线形状。
2. 箕舌线的性质
定义域和值域
定义域为\((-\infty,+\infty)\),因为对于任意实数\(x\),函数\(y = \frac{8a^{3}}{x^{2}+4a^{2}}\)都有定义。
值域是\((0,2a)\)。当\(x = 0\)时,\(y\)取得最大值\(2a\);当\(x\to\pm\infty\)时,\(y\to0\)。通过求极限\(\lim_{x\to\pm\infty}\frac{8a^{3}}{x^{2}+4a^{2}} = 0\)可以验证其渐近于\(x\)轴。
对称性
该曲线是偶函数,关于\(y\)轴对称。因为对于任意\(x\),都有\(y(-x)=\frac{8a^{3}}{(-x)^{2}+4a^{2}}=\frac{8a^{3}}{x^{2}+4a^{2}} = y(x)\)。
单调性
当\(x\in(-\infty,0)\)时,函数单调递增;当\(x\in(0,+\infty)\)时,函数单调递减。可以通过对函数求导来验证单调性,对\(y = \frac{8a^{3}}{x^{2}+4a^{2}}\)求导,根据除法求导法则\((\frac{u}{v})^\prime=\frac{u^\prime v - uv^\prime}{v^{2}}\),这里\(u = 8a^{3}\)(\(u^\prime = 0\)),\(v=x^{2}+4a^{2}\)(\(v^\prime = 2x\)),可得\(y^\prime=-\frac{16a^{3}x}{(x^{2}+4a^{2})^{2}}\)。当\(x < 0\)时,\(y^\prime>0\);当\(x > 0\)时,\(y^\prime<0\)。
3. 举例
当\(a = 1\)时,方程为\(y=\frac{8}{x^{2}+4}\)。
当\(x = 0\)时,\(y = 2\)。
当\(x = 1\)时,\(y=\frac{8}{1 + 4}=\frac{8}{5}=1.6\)。
当\(x = 2\)时,\(y=\frac{8}{4 + 4}=1\)。
当\(x = -1\)时,\(y=\frac{8}{1 + 4}=1.6\)(由于函数是偶函数,\(x = -1\)和\(x = 1\)时\(y\)值相同)。通过这些点可以大致描绘出箕舌线在\(y\)轴两侧的形状,它在\(y\)轴上达到最大值,然后向两侧逐渐趋近于\(x\)轴。