2019版高考数学一轮复习第2章函数导数及其应用2.10导数的概念及运算学案理20180521211

2．10 导数的概念及运算[知识梳理]1．变化率与导数(1)平均变化率(2)导数2．导数的运算[诊断自测] 1．概念思辨(1)f ′(x 0)与(f (x 0))′表示的意义相同．( )(2)f ′(x 0)是函数y ＝f (x )在x ＝x 0附近的平均变化率．( ) (3)与曲线只有一个公共点的直线一定是曲线的切线．( )(4)曲线y ＝f (x )在点P (x 0，y 0)处的切线与过点P (x 0，y 0)的切线相同．( ) 答案 (1)× (2)× (3)× (4)× 2．教材衍化(1)(选修A2－2P 6例1)若函数f (x )＝2x 2－1的图象上一点(1,1)及邻近一点(1＋Δx,1＋Δy )，则ΔyΔx等于( )A ．4B ．4xC ．4＋2ΔxD ．4＋2(Δx )2答案 C解析 Δy ＝(1＋Δy )－1＝f (1＋Δx )－f (1)＝2(1＋Δx )2－1－1＝2(Δx )2＋4Δx ， ∴ΔyΔx＝2Δx ＋4，故选C. (2)(选修A2－2P 18T 7)f (x )＝cos x 在⎝ ⎛⎭⎪⎫π2，0处的切线的倾斜角为________． 答案3π4解析 f ′(x )＝(cos x )′＝－sin x ，f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π2＝－1，tan α＝－1，所以α＝3π4.3．小题热身(1)(2014·全国卷Ⅱ)设曲线y ＝ax －ln (x ＋1)在点(0,0)处的切线方程为y ＝2x ，则a ＝( )A ．0B ．1C ．2D ．3 答案 D解析 y ′＝a －1x ＋1，当x ＝0时，y ′＝a －1＝2，∴a ＝3，故选D. (2)(2017·太原模拟)函数f (x )＝x e x的图象在点(1，f (1))处的切线方程是________． 答案 y ＝2e x －e解析 ∵f (x )＝x e x，∴f (1)＝e ，f ′(x )＝e x＋x e x，∴f ′(1)＝2e ，∴f (x )的图象在点(1，f (1))处的切线方程为y －e ＝2e(x －1)，即y ＝2e x －e.题型1 导数的定义及应用 典例1 已知函数f (x )＝3x ＋1，则lim Δx →0f (1－Δx )－f (1)Δx的值为( )A ．－13 B.13 C.23D ．0用定义法．答案 A解析 由导数定义，lim Δx →0f (1－Δx )－f (1)Δx＝－lim Δx →0 f (1－Δx )－f (1)－Δx ＝－f ′(1)，而f ′(1)＝13，故选A.典例2已知f ′(2)＝2，f (2)＝3，则lim x →2 f (x )－3x －2＋1的值为( )A ．1B ．2C ．3D ．4用定义法．答案 C解析 令x －2＝Δx ，x ＝2＋Δx ，则原式变为 lim Δx →0f (2＋Δx )－f (2)Δx＋1＝f ′(2)＋1＝3，故选C.方法技巧由定义求导数的方法及解题思路1．导数定义中，x 在x 0处的增量是相对的，可以是Δx ，也可以是2Δx ，解题时要将分子、分母中的增量统一．2．导数定义lim Δx →0f (x 0＋Δx )－f (x 0)Δx＝f ′(x 0)等价于lim x →x 0f (x )－f (x 0)x －x 0＝f ′(x 0)．3．求函数y ＝f (x )在x ＝x 0处的导数的求解步骤：冲关针对训练用导数的定义求函数y ＝1x在x ＝1处的导数．解 记f (x )＝1x，则Δy ＝f (1＋Δx )－f (1)＝11＋Δx －1＝1－1＋Δx 1＋Δx ＝ (1－1＋Δx )(1＋1＋Δx )1＋Δx (1＋1＋Δx )＝－Δx1＋Δx (1＋1＋Δx )，Δy Δx ＝－11＋Δx (1＋1＋Δx )， ∴lim Δx →0 Δy Δx ＝lim Δx →0 －11＋Δx (1＋1＋Δx )＝－12.∴y ′|x ＝1＝－12.题型2 导数的计算典例求下列函数的导数：(1)y ＝(3x 3－4x )(2x ＋1)； (2)y ＝x 2sin x ；(3)f (x )＝cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3－2x ； (4)f (x )＝e－2xsin2x .用公式法．解 (1)解法一：y ＝(3x 3－4x )(2x ＋1)＝6x 4＋3x 3－8x 2－4x ，∴y ′＝24x 3＋9x 2－16x －4.解法二：y ′＝(3x 3－4x )′·(2x ＋1)＋(3x 3－4x )(2x ＋1)′ ＝(9x 2－4)(2x ＋1)＋(3x 3－4x )·2 ＝24x 3＋9x 2－16x －4.(2)y ′＝(x 2)′si n x ＋x 2(sin x )′＝2x sin x ＋x 2cos x .(3)解法一：f ′(x )＝－sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3－2x ·(－2)＝2sin ⎝⎛⎭⎪⎫π3－2x ＝－2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x －π3.解法二：∵f (x )＝cos π3cos2x ＋sin π3sin2x＝12cos2x ＋32sin2x ， ∴f ′(x )＝－sin2x ＋3·cos2x ＝－2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x －π3.(4)f ′(x )＝－2e －2xsin2x ＋2e－2xcos2x＝－22e－2xsin ⎝⎛⎭⎪⎫2x －π4.方法技巧导数计算的原则和方法1．原则：先化简解析式，使之变成能用八个求导公式求导的函数的和、差、积、商，再求导．2．方法(1)连乘积形式：先展开化为多项式的形式，再求导，见典例(1)；(2)分式形式：观察函数的结构特征，先化为整式函数或较为简单的分式函数，再求导； (3)对数形式：先化为和、差的形式，再求导； (4)根式形式：先化为分数指数幂的形式，再求导；(5)三角形式：先利用三角函数公式转化为和或差的形式，再求导，见典例(3)； (6)复合函数的求导，要正确分析函数的复合层次，通过设中间变量，确定复合过程，然后求导，见典例(4)．冲关针对训练1．(2017·温州月考)已知函数f (x )的导函数f ′(x )，且满足f (x )＝2xf ′(1)＋ln x ，则f ′(1)＝( )A ．－eB ．－1C ．1D ．e 答案 B解析 ∵f (x )＝2xf ′(1)＋ln x ，∴f ′(x )＝[2xf ′(1)]′＋(ln x )′＝2f ′(1)＋1x，∴f ′(1)＝2f ′(1)＋1，即f ′(1)＝－1.故选B. 2．求下列函数的导数： (1)y ＝e 2xcos3x ； (2)y ＝ln x 2＋1.解 (1)y ′＝(e 2x)′cos3x ＋e 2x(cos3x )′ ＝2e 2xcos3x ＋e 2x (－3sin3x ) ＝e 2x (2cos3x －3sin3x )．(2)y ＝12ln (x 2＋1)，y ′＝12·2x x 2＋1＝x x 2＋1.题型3 曲线的切线问题角度1 求曲线的切线方程典例(2016·全国卷Ⅲ)已知f (x )为偶函数，当x <0时，f (x )＝ln (－x )＋3x ，则曲线y ＝f (x )在点(1，－3)处的切线方程是__________________．直接法．答案 y ＝－2x －1解析 令x >0，则－x <0，f (－x )＝ln x －3x ， 又f (－x )＝f (x )，∴f (x )＝ln x －3x (x >0)， 则f ′(x )＝1x－3(x >0)，∴f ′(1)＝－2，∴在点(1，－3)处的切线方程为y ＋3＝－2(x －1)， 即y ＝－2x －1.角度2 求切点坐标(多维探究)典例(2017·石家庄模拟)若曲线y ＝x ln x 上点P 处的切线平行于直线2x －y ＋1＝0，则点P 的坐标是________．利用方程思想方法．答案 (e ，e)解析 设P (x 0，y 0)，则y ＝x ln x 的导函数y ′＝ln x ＋1，由题意ln x 0＋1＝2，解得x 0＝e ，易求y 0＝e.[条件探究] 试求典例中曲线y ＝x ln x 上与直线y ＝－x 平行的切线方程． 解 设切点为(x 0，y 0)，因为y ′＝ln x ＋1， 所以切线的斜率k ＝ln x 0＋1， 由题意知k ＝－1， 得x 0＝1e 2，y 0＝－2e 2，故所求的切线方程为 y ＋2e2＝－⎝⎛⎭⎪⎫x －1e2，即e 2x ＋e 2y ＋1＝0.角度3 与切线有关的参数问题典例(2016·北京高考)设函数f (x )＝x e a －x＋bx ，曲线y ＝f (x )在点(2，f (2))处的切线方程为y ＝(e －1)x ＋4.求a ，b 的值；用方程思想方法．解 因为f (x )＝x ea －x＋bx ，所以f ′(x )＝(1－x )e a －x＋b .依题设，知⎩⎪⎨⎪⎧f (2)＝2e ＋2，f ′(2)＝e －1，即⎩⎪⎨⎪⎧2e a －2＋2b ＝2e ＋2，－e a －2＋b ＝e －1.解得a ＝2，b ＝e. 方法技巧与导数几何意义有关问题的常见类型及解题策略1．求切线方程：注意区分曲线在某点处的切线和曲线过某点的切线，①曲线y ＝f (x )在点P (x 0，f (x 0))处的切线方程是y －f (x 0)＝f ′(x 0)(x －x 0)；②求过某点M (x 1，y 1)的切线方程时，需设出切点A (x 0，f (x 0))，则切线方程为y －f (x 0)＝f ′(x 0)(x －x 0)，再把点M (x 1，y 1)代入切线方程，求x 0.2．已知切线方程(或斜率)求切点的一般思路是先求函数的导数，然后让导数等于切线的斜率，从而求出切点的横坐标，将横坐标代入函数解析式求出切点的纵坐标．见角度2典例．3．根据导数的几何意义求参数的值时，一般是利用切点P (x 0，y 0)既在曲线上又在切线上构造方程组求解．见角度3典例．提醒：求曲线y ＝f (x )过点P (x 0，y 0)的切线方程时，点P (x 0，y 0)不一定是切点．冲关针对训练1．(2017·陕西五校联考)已知直线y ＝－x ＋m 是曲线y ＝x 2－3ln x 的一条切线，则m 的值为( )A ．0B ．2C ．1D ．3 答案 B解析 因为直线y ＝－x ＋m 是曲线y ＝x 2－3ln x 的切线，所以令y ′＝2x －3x＝－1，得x＝1或x ＝－32(舍)，即切点为(1,1)，又切点(1,1)在直线y ＝－x ＋m 上，所以m ＝2，故选B.2．已知曲线y ＝13x 3＋43.(1)求曲线在点P (2,4)处的切线方程； (2)求曲线过点P (2,4)的切线方程； (3)求斜率为1的曲线的切线方程． 解 (1)∵y ′＝x 2， ∴k ＝y ′|x ＝2＝4，∴曲线在点P (2,4)处的切线方程为4x －y －4＝0.(2)设曲线与过点P (2,4)的切线相切于点A ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 0，13x 30＋43，则k ＝y ′|x ＝x 0＝x 20.∴切线方程为y ＝x 20x －23x 30＋43.又∵P (2,4)在切线上，所以4＝2x 20－23x 30＋43，即x 30－3x 20＋4＝0.x 30＋x 20－4x 20＋4＝0，(x 0＋1)(x 0－2)2＝0，∴x 0＝－1，x 0＝2.故所求切线为4x －y －4＝0或x －y ＋2＝0. (3)设切点为(x 0，y 0)，则k ＝x 20＝1，∴x 0＝±1，故切点为⎝ ⎛⎭⎪⎫1，53，(－1,1)，∴所求切线方程为3x －3y ＋2＝0和x －y ＋2＝0. 题型4 导数的几何意义的应用典例1 (2017·资阳期末)若对∀x ∈[0，＋∞)，不等式2ax ≤e x－1恒成立，则实数a 的最大值是( )A.12B.14C ．1D ．2数形结合法．答案 A解析 对∀x ∈[0，＋∞)，不等式2ax ≤e x－1恒成立， 设y ＝2ax ，y ＝e x－1，其中x ≥0；在同一坐标系中画出函数y ＝2ax 和y ＝e x －1的图象如图所示，则y ′＝e x，令x ＝0，得k ＝e 0＝1，∴曲线y ＝e x－1过点O (0,0)的切线斜率为k ＝1； 根据题意得2a ≤1，解得a ≤12，∴a 的最大值为12.故选A.典例2已知函数f (x )＝x 3＋x 2，数列{x n }(x n >0)的各项满足：曲线y ＝f (x )在(x n ＋1，f (x n＋1))处的切线与经过(0,0)和(x n ，f (x n ))两点的直线平行． 求证：当n ∈N *时，x 2n ＋x n ＝3x 2n ＋1＋2x n ＋1.导数法．证明 y ＝f (x )在(x n ＋1，f (x n ＋1))处的切线斜率为f ′(x n ＋1)＝3x 2n ＋1＋2x n ＋1，经过(0,0)，(x n ，f (x n ))的直线斜率为f (x n )－0x n ＝x 3n ＋x 2n x n＝x 2n ＋x n .∴x 2n ＋x n ＝3x 2n ＋1＋2x n ＋1.方法技巧此类问题注意导数与切线斜率的对应关系k ＝f ′(x 0)，同时应用数形结合思想．冲关针对训练1．P 为曲线y ＝ln x 上的一动点，Q 为直线y ＝x ＋1上的一动点，则|PQ |最小值＝( ) A ．0 B.22C. 2 D ．2 答案 C解析 直线与y ＝ln x 相切且与y ＝x ＋1平行时，切点P 到直线y ＝x ＋1的距离|PQ |最小，(ln x )′＝1x ，令1x ＝1得x ＝1，故P (1,0)，所以|PQ |min ＝22＝ 2.故选C.2．如图，修建一条公路需要一段环湖弯曲路段与两条直道平滑连接(相切)．已知环湖弯曲路段为某三次函数图象的一部分，则该函数的解析式为( )A ．y ＝12x 3－12x 2－xB ．y ＝12x 3＋12x 2－3xC ．y ＝14x 3－xD ．y ＝14x 3＋12x 2－2x答案 A解析 由题意可知，该三次函数满足以下条件：过点(0,0)，(2,0)，在(0,0)处的切线方程为y ＝－x ，在(2,0)处的切线方程为y ＝3x －6.以此对选项进行检验．A 选项，y ＝12x 3－12x2－x ，显然过两个定点，又y ′＝32x 2－x －1，则y ′|x ＝0＝－1，y ′|x ＝2＝3，故条件都满足，故选A.1．(2016·山东高考)若函数y ＝f (x )的图象上存在两点，使得函数的图象在这两点处的切线互相垂直，则称y ＝f (x )具有T 性质．下列函数中具有T 性质的是( )A ．y ＝sin xB ．y ＝ln xC ．y ＝e xD ．y ＝x 3答案 A解析 设函数y ＝f (x )图象上的两点分别为(x 1，y 1)，(x 2，y 2)，且x 1≠x 2，则由题意知只需函数y ＝f (x )满足f ′(x 1)·f ′(x 2)＝－1即可．y ＝f (x )＝sin x 的导函数为f ′(x )＝cos x ，则f ′(0)·f ′(π)＝－1，故函数y ＝sin x 具有T 性质；y ＝f (x )＝ln x 的导函数为f ′(x )＝1x ，则f ′(x 1)·f ′(x 2)＝1x 1x 2>0，故函数y ＝ln x 不具有T 性质；y ＝f (x )＝e x 的导函数为f ′(x )＝e x ，则f ′(x 1)·f ′(x 2)＝e x 1＋x 2>0，故函数y ＝e x 不具有T 性质；y ＝f (x )＝x 3的导函数为f ′(x )＝3x 2，则f ′(x 1)·f ′(x 2)＝9x 21x 22≥0，故函数y ＝x 3不具有T 性质．故选A.2．(2018·济南模拟)已知函数f (x )＝2f (2－x )－x 2＋5x －5，则曲线y ＝f (x )在点(1，f (1))处的切线方程为( )A ．y ＝xB ．y ＝－2x ＋3C ．y ＝－3x ＋4D ．y ＝x －2答案 A解析 ∵f (x )＝2f (2－x )－x 2＋5x －5， ∴f ′(x )＝－2f ′(2－x )－2x ＋5.令x ＝1，则f (1)＝2f (1)－1＋5－5，∴f (1)＝1.f ′(1)＝－2f ′(1)－2＋5，∴f ′(1)＝1.∴切线方程为y ＝x .故选A.3．(2016·全国卷Ⅱ)若直线y ＝kx ＋b 是曲线y ＝ln x ＋2的切线，也是曲线y ＝ln (x ＋1)的切线，则b ＝________.答案 1－ln 2解析 直线y ＝kx ＋b 与曲线y ＝ln x ＋2，y ＝ln (x ＋1)均相切，设切点分别为A (x 1，y 1)，B (x 2，y 2)，由y ＝ln x ＋2得y ′＝1x ，由y ＝ln (x ＋1)得y ′＝1x ＋1，∴k ＝1x 1＝1x 2＋1，∴x 1＝1k ，x 2＝1k－1，∴y 1＝－ln k ＋2，y 2＝－ln k .即A ⎝ ⎛⎭⎪⎫1k，－ln k ＋2，B ⎝ ⎛⎭⎪⎫1k－1，－ln k ，∵A 、B 在直线y ＝kx ＋b 上，∴⎩⎪⎨⎪⎧2－ln k ＝k ·1k ＋b ，－ln k ＝k ·⎝ ⎛⎭⎪⎫1k －1＋b⇒⎩⎪⎨⎪⎧b ＝1－ln 2，k ＝2.4．(2014·江西高考)若曲线y ＝e －x上点P 处的切线平行于直线2x ＋y ＋1＝0，则点P 的坐标是________．答案 (－ln 2,2) 解析[基础送分 提速狂刷练]一、选择题1．曲线y ＝lg x 在x ＝1处的切线的斜率是( ) A.1ln 10 B ．ln 10 C ．ln e D.1ln e答案 A 解析 因为y ′＝1x ·ln 10，所以y ′|x ＝1＝1ln 10，即切线的斜率为1ln 10.故选A. 2．(2017·潼南县校级模拟)如图，是函数y ＝f (x )的导函数f ′(x )的图象，则下面判断正确的是( )A ．在区间(－2,1)上f (x )是增函数B ．在(1,3)上f (x )是减函数C ．在(4,5)上f (x )是增函数D ．当x ＝4时，f (x )取极大值 答案 C解析 由于f ′(x )≥0⇒函数f (x )单调递增；f ′(x )≤0⇒函数f (x )单调递减，观察f ′(x )的图象可知，当x ∈(－2,1)时，函数先递减，后递增，故A 错误； 当x ∈(1,3)时，函数先增后减，故B 错误； 当x ∈(4,5)时函数递增，故C 正确；由函数的图象可知函数在4处取得函数的极小值，故D 错误．故选C.3．(2018·上城区模拟)函数f (x )的导函数f ′(x )的图象如图所示，则f (x )的函数图象可能是( )答案 B解析 由图可得－1<f ′(x )<1，切线的斜率k ∈(－1,1)且在R 上切线的斜率的变化先慢后快又变慢．∴结合选项可知选项B 符合．4．(2018·昆明调研)若曲线f (x )＝a cos x 与曲线g (x )＝x 2＋bx ＋1在交点(0，m )处有公切线，则a ＋b ＝( )A ．－1B ．0C ．1D ．2 答案 C解析 依题意得f ′(x )＝－a sin x ，g ′(x )＝2x ＋b ，于是有f ′(0)＝g ′(0)，即－a sin0＝2×0＋b ，则b ＝0，又m ＝f (0)＝g (0)，即m ＝a ＝1，因此a ＋b ＝1，选C.5．(2018·山东烟台期末)若点P 是函数y ＝e x －e －x－3x ⎝ ⎛⎭⎪⎫－12≤x ≤12图象上任意一点，且在点P 处切线的倾斜角为α，则α的最小值是( )A.5π6 B.3π4 C.π4 D.π6答案 B解析 由导数的几何意义，k ＝y ′＝e x＋e －x－3≥2e x·e －x－3＝－1，当且仅当x ＝0时等号成立．即tan α≥－1，α∈[0，π)，又∵tan α<0，所以α的最小值为3π4，故选B.6．(2017·山西名校联考)若函数f (x )的导函数的图象关于y 轴对称，则f (x )的解析式可能为( )A ．f (x )＝3cos xB ．f (x )＝x 3＋x 2C ．f (x )＝1＋sin2xD ．f (x )＝e x＋x答案 C解析 A 选项中，f ′(x )＝－3sin x ，其图象不关于y 轴对称，排除A ；B 选项中，f ′(x )＝3x 2＋2x ，其图象的对称轴为x ＝－13，排除B ；C 选项中，f ′(x )＝2cos2x ，其图象关于y轴对称；D 选项中，f ′(x )＝e x＋1，其图象不关于y 轴对称．故选C.7．(2018·河南郑州质检二)已知y ＝f (x )是可导函数，如图，直线y ＝kx ＋2是曲线y ＝f (x )在x ＝3处的切线，令g (x )＝xf (x )，g ′(x )是g (x )的导函数，则g ′(3)＝( )A ．－1B ．0C ．2D ．4 答案 B解析 由题图可知曲线y ＝f (x )在x ＝3处的切线的斜率等于－13，∴f ′(3)＝－13.∵g (x )＝xf (x )，∴g ′(x )＝f (x )＋xf ′(x )，∴g ′(3)＝f (3)＋3f ′(3)，又由题图可知f (3)＝1，所以g ′(3)＝1＋3×⎝ ⎛⎭⎪⎫－13＝0.故选B.8．(2017·辽宁五校联考)已知f (x )＝x 3－2x 2＋x ＋6，则f (x )在点P (－1,2)处的切线与坐标轴围成的三角形的面积等于( )A ．4B ．5 C.254 D.132答案 C解析 ∵f (x )＝x 3－2x 2＋x ＋6，∴f ′(x )＝3x 2－4x ＋1，∴f ′(－1)＝8，切线方程为y －2＝8(x ＋1)，即8x －y ＋10＝0，令x ＝0，得y ＝10，令y ＝0，得x ＝－54，∴所求面积S ＝12×54×10＝254.故选C. 9．(2017·青山区月考)函数y ＝f (x )的图象过原点且它的导函数y ＝f ′(x )的图象是如图所示的一条直线，y ＝f (x )的图象的顶点在( )A ．第一象限B ．第二象限C ．第三象限D ．第四象限 答案 C解析 由导函数的图象和y ＝f (x )的图象过原点，设f (x )＝ax 2＋bx ，所以f ′(x )＝2ax ＋b ，由图得a >0，b >0，则－b 2a <0，4ac －b 24a ＝－b24a<0，则函数f (x )＝ax 2＋bx 图象的顶点⎝ ⎛⎭⎪⎫－b 2a ，－b 24a 在第三象限，故选C.10．若存在过点O (0,0)的直线l 与曲线f (x )＝x 3－3x 2＋2x 和y ＝x 2＋a 都相切，则a 的值是( )A ．1 B.164 C ．1或164 D ．1或－164答案 C解析 易知点O (0,0)在曲线f (x )＝x 3－3x 2＋2x 上．(1)当O (0,0)是切点时，则k ＝f ′(0)＝2，直线l 方程为y ＝2x .又直线l 与曲线y ＝x 2＋a 相切，∴x 2－2x ＋a ＝0满足Δ＝4－4a ＝0，解得a ＝1. (2)当O (0,0)不是切点时，设切点为P (x 0，y 0)，则y 0＝x 30－3x 20＋ 2x 0，且k ＝f ′(x 0)＝3x 20－6x 0＋2，① 又k ＝y 0x 0＝x 20－3x 0＋2，② 联立①②解得x 0＝32(x 0＝0舍)，即k ＝－14，则直线l 方程为y ＝－14x .由⎩⎪⎨⎪⎧y ＝－14x ，y ＝x 2＋a ，联立得x 2＋14x ＋a ＝0，由Δ＝116－4a ＝0，得a ＝164，综上，a ＝1或a ＝164，故选C.二、填空题11．(2017·临川区三模)已知函数f (x )＝sin x －cos x ，且f ′(x )＝2f (x )，则tan2x 的值是________．答案 －34解析 求导得：f ′(x )＝cos x ＋sin x ， ∵f ′(x )＝2f (x )，∴cos x ＋sin x ＝2(sin x －cos x )，即3cos x ＝sin x ， ∴tan x ＝3，则tan2x ＝2tan x 1－tan 2x ＝61－9＝－34. 12．设a ∈R ，函数f (x )＝e x＋ae x 的导函数是f ′(x )，且f ′(x )是奇函数．若曲线y ＝f (x )的一条切线的斜率是32，则切点的横坐标为________． 答案 ln 2解析 函数f (x )＝e x＋ae x 的导函数是f ′(x )＝e x－ae x .又f ′(x )是奇函数，所以f ′(x )＝－f ′(－x )，即e x－ae x ＝－(e －x －a e x )，所以(e 2x ＋1)(1－a )＝0，解得a ＝1，所以f ′(x )＝e x－1e x .令e x －1e x ＝32，解得e x ＝2或e x＝－12(舍去)，所以x ＝ln 2. 13．(2018·金版创新)函数f (x )(x ∈R )满足f (1)＝1，且f (x )在R 上的导函数f ′(x )＞12，则不等式f (x )＜x ＋12的解集为________．答案 (－∞，1)解析 据已知f ′(x )＞12，可得⎣⎢⎡⎦⎥⎤f (x )－12x ′＝f ′(x )－12＞0，即函数F (x )＝f (x )－12x 在R 上为单调递增函数，又由f (1)＝1可得F (1)＝12，故f (x )＜1＋x 2＝12＋12x ，化简得f (x )－12x＜12，即F (x )＜F (1)，由函数的单调性可得不等式的解集为(－∞，1)． 14．(2017·河北石家庄模拟)若对于曲线f (x )＝－e x－x (e 为自然对数的底数)的任意切线l 1，总存在曲线g (x )＝ax ＋2cos x 的切线l 2，使得l 1⊥l 2，则实数a 的取值范围为________．答案 [－1,2]解析 易知函数f (x )＝－e x－x 的导数为f ′(x )＝－e x－1，设l 1与曲线f (x )＝－e x－x 的切点为(x 1，f (x 1))，则l 1的斜率k 1＝－e x 1－1.易知函数g (x )＝ax ＋2cos x 的导数为g ′(x )＝a －2sin x ，设l 2与曲线g (x )＝ax ＋2cos x 的切点为(x 2，g (x 2))，则l 2的斜率k 2＝a －2sin x 2.由题设可知k 1·k 2＝－1，从而有(－e x 1－1)(a －2sin x 2)＝－1，∴a －2sin x 2＝1e x 1＋1，故由题意知对任意实数x 1，总存在x 2使得上述等式成立，则函数y ＝1e x ＋1的值域是y ＝a －2sin x 值域的子集，则(0,1)⊆[a －2，a ＋2]，则⎩⎪⎨⎪⎧a －2≤0，a ＋2≥1，∴－1≤a ≤2.三、解答题15．(2017·云南大理月考)设函数f (x )＝ax －bx，曲线y ＝f (x )在点 (2，f (2))处的切线方程为7x －4y －12＝0. (1)求f (x )的解析式；(2)证明：曲线y ＝f (x )上任一点处的切线与直线x ＝0和直线y ＝x 所围成的三角形面积为定值，并求此定值．解 (1)方程7x －4y －12＝0可化为y ＝74x －3.当x ＝2时，y ＝12.又f ′(x )＝a ＋bx2，于是⎩⎪⎨⎪⎧2a －b 2＝12，a ＋b 4＝74，解得⎩⎪⎨⎪⎧a ＝1，b ＝3.故f (x )＝x －3x.(2)证明：设P (x 0，y 0)为曲线上的任一点，由y ′＝1＋3x2知曲线在点P (x 0，y 0)处的切线方程为y －y 0＝⎝⎛⎭⎪⎫1＋3x 20(x －x 0)，即y －⎝ ⎛⎭⎪⎫x 0－3x 0＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋3x20(x －x 0)． 令x ＝0得y ＝－6x 0，从而得切线与直线x ＝0的交点坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫0，－6x 0.切线与直线y ＝x 的交点坐标为(2x 0,2x 0)．所以点P (x 0，y 0)处的切线与直线x ＝0，y ＝x 所围成的三角形面积为12⎪⎪⎪⎪⎪⎪－6x 0||2x 0＝6.故曲线y ＝f (x )上任一点处的切线与直线x ＝0，y ＝x 所围成的三角形的面积为定值，此定值为6.16．(2018·福建四地联考)已知函数f (x )＝13x 3－32x 2＋2x ＋5.(1)求函数f (x )的图象在点(3，f (3))处的切线方程；(2)若曲线y ＝f (x )与y ＝2x ＋m 有三个不同的交点，求实数m 的取值范围． 解 (1)∵f (x )＝13x 3－32x 2＋2x ＋5，∴f ′(x )＝x 2－3x ＋2，易求得f ′(3)＝2，f (3)＝132.∴f (x )的图象在点(3，f (3))处的切线方程是y －132＝ 2(x －3)，即4x －2y ＋1＝0.(2)令f (x )＝2x ＋m ， 即13x 3－32x 2＋2x ＋5＝2x ＋m ， 得13x 3－32x 2＋5＝m ，设g (x )＝13x 3－32x 2＋5， ∵曲线y ＝f (x )与直线y ＝2x ＋m 有三个不同的交点， ∴曲线y ＝g (x )与直线y ＝m 有三个不同的交点，易得g ′(x )＝x 2－3x ，令g ′(x )＝0，解得x ＝0或x ＝3， 当x <0或x >3时，g ′(x )>0， 当0<x <3时，g ′(x )<0，∴g (x )在(－∞，0)，(3，＋∞)上单调递增，在(0,3)上单调递减，又g (0)＝5，g (3)＝12，即g (x )极大值＝5，g (x )极小值＝12，∴可画出如图所示的函数g (x ) 的大致图象，∴实数m 的取值范围为⎝ ⎛⎭⎪⎫12，5.。