Для того чтобы составить уравнение касательной к функции ( f(x) = \frac{x+1}{x-1} ) в точке с абсциссой ( x_0 = 2 ), необходимо выполнить следующие шаги:
Найти значение функции в точке ( x_0 = 2 ):
Подставим ( x = 2 ) в функцию:
[
f(2) = \frac{2+1}{2-1} = \frac{3}{1} = 3
]
Таким образом, точка касания имеет координаты ( (2, 3) ).
Найти производную функции ( f'(x) ):
Для этого воспользуемся правилом дифференцирования частного. Пусть ( u(x) = x + 1 ) и ( v(x) = x - 1 ). Тогда ( f(x) = \frac{u(x)}{v(x)} ). Производная частного вычисляется по формуле:
[
f'(x) = \frac{u'(x)v(x) - u(x)v'(x)}{[v(x)]^2}
]
Найдём производные ( u(x) ) и ( v(x) ):
[
u'(x) = 1, \quad v'(x) = 1
]
Подставим эти значения в формулу:
[
f'(x) = \frac{(1)(x-1) - (x+1)(1)}{(x-1)^2} = \frac{x-1 - x - 1}{(x-1)^2} = \frac{-2}{(x-1)^2}
]
Таким образом, производная функции:
[
f'(x) = \frac{-2}{(x-1)^2}
]
Найти значение производной в точке ( x_0 = 2 ):
Подставим ( x = 2 ) в производную:
[
f'(2) = \frac{-2}{(2-1)^2} = \frac{-2}{1} = -2
]
Таким образом, наклон касательной в точке ( x = 2 ) равен (-2).
Составить уравнение касательной:
Уравнение касательной к кривой в точке ( (x_0, y_0) ) с наклоном ( k ) имеет вид:
[
y - y_0 = k(x - x_0)
]
В нашем случае ( x_0 = 2 ), ( y_0 = 3 ), ( k = -2 ). Подставим эти значения в уравнение:
[
y - 3 = -2(x - 2)
]
Раскроем скобки и приведём уравнение к стандартному виду:
[
y - 3 = -2x + 4 \quad \Rightarrow \quad y = -2x + 4 + 3 \quad \Rightarrow \quad y = -2x + 7
]
Таким образом, уравнение касательной к функции ( f(x) = \frac{x+1}{x-1} ) в точке с абсциссой ( x_0 = 2 ) имеет вид:
[
y = -2x + 7
]