已知 f(x) 是周期为 5 的连续函数,它在 x=0 的某个邻域内满足关系式 f(1+sin x)-3f(1-sin x)=8x+o(x),且 f(x) 在 x=1 处可导,则曲线 y=f(x) 在点 (6, f(6)) 处的切线方程为 y= ______.
已知 $f(x)$ 是周期为 5 的连续函数,它在 $x=0$ 的某个邻域内满足关系式 $f(1+\sin x)-3f(1-\sin x)=8x+o(x)$,且 $f(x)$ 在 $x=1$ 处可导,则曲线 $y=f(x)$ 在点 $(6, f(6))$ 处的切线方程为 $y=$ ______.
题目解答
答案
我们来逐步分析并解决这个问题:
题目解析
我们已知以下信息:
- $ f(x) $ 是周期为 5 的连续函数。
- 在 $ x = 0 $ 的某个邻域内,满足:
$f(1+\sin x) - 3f(1 - \sin x) = 8x + o(x)$ - $ f(x) $ 在 $ x = 1 $ 处可导。
- 求曲线 $ y = f(x) $ 在点 $ (6, f(6)) $ 处的切线方程。
第一步:利用周期性
因为 $ f(x) $ 是周期为 5 的函数,所以:
$f(x + 5) = f(x)$
因此:
$f(6) = f(1), \quad f'(6) = f'(1)$
因为导数也具有周期性(周期函数的导数也具有相同周期,如果导数存在)。
所以,点 $ (6, f(6)) $ 处的切线方程就是:
$y = f(1) + f'(1)(x - 1)$
即:
$y = f(1) + f'(1)(x - 1)$
所以我们只需要求出 $ f(1) $ 和 $ f'(1) $。
第二步:利用已知条件求 $ f(1) $ 和 $ f'(1) $
我们已知:
$f(1 + \sin x) - 3f(1 - \sin x) = 8x + o(x)$
当 $ x \to 0 $ 时,$ \sin x \approx x $,因此:
$f(1 + x) - 3f(1 - x) = 8x + o(x)$
令:
$g(x) = f(1 + x) - 3f(1 - x)$
则:
$g(x) = 8x + o(x)$
我们可以对 $ g(x) $ 求导,从而利用 $ f(x) $ 在 $ x = 1 $ 处的可导性。
第三步:对 $ g(x) $ 求导
$g(x) = f(1 + x) - 3f(1 - x)$
对 $ g(x) $ 求导:
$g'(x) = f'(1 + x) \cdot 1 + 3f'(1 - x) \cdot 1 = f'(1 + x) + 3f'(1 - x)$
另一方面,已知:
$g(x) = 8x + o(x) \Rightarrow g'(x) = 8 + o(1)$
所以:
$f'(1 + x) + 3f'(1 - x) = 8 + o(1)$
令 $ x \to 0 $,得到:
$f'(1) + 3f'(1) = 8 \Rightarrow 4f'(1) = 8 \Rightarrow f'(1) = 2$
第四步:求 $ f(1) $
回到原式:
$f(1 + x) - 3f(1 - x) = 8x + o(x)$
令 $ x = 0 $,代入得:
$f(1) - 3f(1) = 0 \Rightarrow -2f(1) = 0 \Rightarrow f(1) = 0$
第五步:写出切线方程
我们现在知道:
- $ f(1) = 0 $
- $ f'(1) = 2 $
所以切线方程为:
$y = f(1) + f'(1)(x - 1) = 0 + 2(x - 1) = 2x - 2$
最终答案:
$\boxed{y = 2x - 2}$