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111武陵高中

填充10.
已知正數\(a,b,c\)滿足\(5c-3a\le b\le 4c-a\),\(c\ln b\ge a+c\ln c\),求\(\displaystyle \frac{b}{a}\)的範圍:   (以區間記號表達)。
[解答]
101建國中學二招
https://math.pro/db/thread-1457-1-3.html

由第一式得\(3a+b\ge5c,a+b\le4c\),第二式得\(c(\ln b-\ln c)\ge a\)
令\(x=\frac{a}{c},y=\frac{b}{c}\),\(3x+y\ge5,x+y\le4\),\(\ln y\ge x\),\(y\ge e^x\)
所求即\((0,0),(x,y)\)的斜率範圍,令\(y=e^x\)上過原點的切線方程式為\(y-y_0=e^{x_0}(x-x_0)\)
代入\((0,0)\)解得\(y_0=e^{x_0}x_0\),\(e^{x_0}=e^{x_0}x_0\),\(x_0=1\),故\(m=e\)
畫圖即可得所求為\(e\le\frac{b}{a}\le7\)

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先把截痕移到頂點碰到底圓比較好想像

先解決底圓參數\((4\cos\theta,4\sin\theta,0)\)
利用長軸是10,底圓直徑是8,可以令原本截痕落在平面方程式\(3y=4z\)上(想像y在右邊z在上面,x在前面)
這樣可以得到截痕參數\((4\cos\theta,4\sin\theta,3\sin\theta)\)

然後想像把底圓展開之後,這時候底圓的弧會變成新的\(x\)座標,所以\(x=r\theta=4\theta\)
原本的\(z\)座標就是新的\(y=3\sin\theta\)座標,這樣就知道\(\displaystyle f(x)=3\sin\frac{x}{4}\)

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