2017 年 DSE M2 歷屆試題:影片詳解

我們精選了 2017 年 DSE M2 試卷的 3 道題目,每題均附影片講解,請看看。

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2017 第 6 題 — 倒置圓錐的濕曲面面積

一個容器呈倒置直立圓錐,高 20 cm,底半徑 15 cm,鉛垂放置。現向容器注水。(a) 設濕曲面面積為 A cm²,水深為 h cm。證明 A = 15πh²/16。(b) 水深以 3/π cm/s 的固定速率增加。求水的體積為 96π cm³ 時濕曲面面積的變率。

圓錐注水時的側視圖。水形成一個半徑為 3h/4 的相似小圓錐;紅色的斜邊長 5h/4,掃出濕曲面。水深 8 cm 時,濕面積以 45 cm²/s 增加。 自己試試 →
  1. (a) 由相似三角形,水面半徑 r = (15/20)h = 3h/4,斜高為 √(h² + r²) = 5h/4
  2. A = π r l = π(3h/4)(5h/4) = 15πh²/16
  3. (b) 體積 V = (1/3)πr²h = 3πh³/16。令 3πh³/16 = 96π:h³ = 512,故 h = 8
  4. dA/dt = (15πh/8)(dh/dt) = (15π · 8/8)(3/π)

答案: dA/dt = 45 cm²/s

2017 第 8 題 — f′(x) = (1/x) ln x² 的曲線:切線、方程及拐點

曲線 Γ: y = f(x) 定義於 x > 0,通過 P(e³, 7),且 f′(x) = (1/x) ln x²。求(a) Γ 在 P 的切線方程;(b) Γ 的方程;(c) Γ 的拐點。

切線沿 Γ: y = (ln x)² − 2 滑動。曲線在 x = 1 降至最低點,在 (e, −1) 由向上凹變為向下凹,而在 P(e³, 7) 的切線為 y = 6x/e³ + 1。 自己試試 →
  1. 當 x > 0,ln x² = 2 ln x,故 f′(x) = (2 ln x)/x
  2. (a) P 的斜率:2 · 3/e³ = 6/e³。切線:y − 7 = (6/e³)(x − e³),即 y = 6x/e³ + 1
  3. (b) 設 u = ln x:y = ∫ 2u du = (ln x)² + C。通過 P:9 + C = 7,故 y = (ln x)² − 2
  4. (c) f″(x) = (2 − 2 ln x)/x²,在 x = e 為 0,並在該處由正變負
  5. f(e) = 1 − 2 = −1

答案: (a) y = 6x/e³ + 1;(b) y = (ln x)² − 2;(c) (e, −1)

2017 第 9 題 — y = (x² − 5x)/(x + 4) 的漸近線、轉向點及體積

設 f(x) = (x² − 5x)/(x + 4)(x ≠ −4),其圖像為 G。(a) 求 G 的漸近線。(b) 求 f′(x)。(c) 求 G 的極大點及極小點。(d) R 是由 G 及 x 軸所圍成的區域。求 R 繞 x 軸旋轉所得旋轉體的體積。

曲線(紅)在兩個 x 截距 0 與 5 之間略低於 x 軸,最低至極小點 (2, −1)。把這個淺淺的區域繞 x 軸旋轉,得到紡錘形的立體,體積約為 8.28。 自己試試 →
  1. (a) 長除:x² − 5x = (x + 4)(x − 9) + 36,故 f(x) = x − 9 + 36/(x + 4)。漸近線:x = −4 及 y = x − 9
  2. (b) f′(x) = 1 − 36/(x + 4)² = (x + 10)(x − 2)/(x + 4)²
  3. (c) f′ 在 x = −10 由正變負:極大點 (−10, −25)。在 x = 2 由負變正:極小點 (2, −1)
  4. (d) G 與 x 軸相交於 x = 0 及 x = 5。設 u = x + 4:V = π∫₄⁹ (u − 13 + 36/u)² du
  5. (u − 13 + 36/u)² = u² − 26u + 241 − 936/u + 1296/u²
  6. V = π[u³/3 − 13u² + 241u − 936 ln u − 1296/u]₄⁹ = π(2285/3 − 936 ln(9/4))

答案: (a) x = −4、y = x − 9;(c) 極大點 (−10, −25),極小點 (2, −1);(d) π(2285/3 − 1872 ln(3/2)) ≈ 8.28

如何使用這份 2017 年 DSE M2 題解

請先自行在紙上嘗試每一題,然後觀看動畫:每段影片都是該題的真實 GeoGebra 作圖,讓你在閱讀步驟之前先看到答案為何如此。點擊影片可在 SketchMath 開啟同一圖像,自行拖動或旋轉。想重溫相關理論,可參閱 DSE M2 筆記;其他年份見全部 M2 歷屆試題詳解。

每題均以我們自己的文字轉述,數據與 2017 年香港中學文憑考試數學延伸部分單元二試卷相同;題解及動畫由 SketchMath 編寫。

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