导数中的切线问题

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运用导数探究曲线的切线问题

运用导数探究曲线的切线问题

运用导数探究曲线的切线问题山东 黄丽生导数与曲线的切线有缘,因为()0/x f的几何意义是曲线y=f (x)在点(x 0 ,f (x 0))处的切线斜率,其物理意义通常指物体运动时的瞬时速度。

曲线的切线反映了曲线的变化情况,体现了微积分中重要的思想方法——以直代曲。

因此,利用导数求解曲线的问题,几乎是新课程高考每年必考的内容。

在这类问题中,导数所肩负的任务是求切线的斜率,这类问题的核心部分是考查函数的思想方法和解析几何的基本思想方法,真正体现出函数、导数既是研究的对象又是研究的工具。

举例说明。

例1已知函数)0()(>+=t xtx x f 和点)0 , 1(P ,过点P 作曲线)(x f y =的两条切线PM 、PN ,切点分别为M 、N .(1)设)(t g MN =,试求函数)(t g 的表达式;(2)是否存在t ,使得M 、N 与)1 , 0(A 三点共线.若存在,求出t 的值;若不存在,请说明理由.分析:由题意点P 在曲线外,故求切线PM 、PN 的方程,须设出M 、N 两点的横坐标,目的是借助导数求直线的斜率;第二问属探索性问题,往往是先假设存在,看是否能求得符合条件的t 或导出矛盾。

解:(1)设M 、N 两点的横坐标分别为1x 、2x , 21)(x tx f -=', ∴切线PM 的方程为:))(1()(12111x x x tx t x y --=+-,又 切线PM 过点)0,1(P , ∴有)1)(1()(012111x x t x t x --=+-,即02121=-+t tx x , 同理,由切线PN 也过点)0,1(P ,得02222=-+t tx x .由(1)、(2),可得21,x x 是方程022=-+t tx x 的两根,⎩⎨⎧-=⋅-=+∴. ,22121t x x t x x ( * )22211221)()(x t x x t x x x MN --++-=])1(1[)(221221x x t x x -+-= ])1(1][4)[(22121221x x t x x x x -+-+=, 把( * )式代入,得t t MN 20202+=,因此,函数)(t g 的表达式为)0( 2020)(2>+=t t t t g .(2)当点M 、N 与A 共线时,NA MA k k =,∴01111--+x x t x =01222--+x x t x ,即21121x x t x -+=22222x x t x -+,化简,得0])()[(211212=-+-x x x x t x x ,21x x ≠ ,1212)(x x x x t =+∴. 把(*)式代入,解得21=t . ∴存在t ,使得点M 、N 与A 三点共线,且 21=t . 点评:本题以函数为载体,综合考查了函数与导数的有关问题。

导数题型总结

导数题型总结

导数题型总结导数题型总结导数及其应用题型总结题型一:切线问题①求曲线在点(xo,yo)处的切线方程②求过曲线外一点的切线方程③求已知斜率的切线方程④切线条数问题例题1:已知函数f(x)=x+x-16,求:(1)曲线y=f(x)在点(2,-6)处的切线方程(2)过原点的直线L是曲线y=f(x)的切线,求它的方程及切点坐标(3)如果曲线y=f(x)的某一切线与直线y=-(1/4)x+3垂直,求切线方程及切点坐标例题2:已知函数f(x)=ax+2bx+cx在xo处去的极小值-4.使其导数f”(x)>0的x的取值范围为(1,3),求:(1)f(x)的解析式;(2)若过点P (-1,m)的曲线y=f(x)有三条切线,求实数m的取值范围。

题型二:复合函数与导数的运算法则的综合问题例题3:求函数y=xcos (x+x-1)sin(x+x-1)的导数题型三:利用导数研究函数的单调区间①求函数的单调区间(定义域优先法则)②求已知单调性的含参函数的参数的取值范围③证明或判断函数的单调性例题4:设函数f(x)=x+bx+cx,已知g(x)=f(x)-f”(x)是奇函数,求y=g (x)的单调区间例题5:已知函数f(x)=x3-ax-1,(1)若f(x)在实数集R上单调递增,求实数a的取值范围(2)是否存在实数a,使f(x)在(-1,1)上单调递减?若存在,求出a的范围;若不存在,说明理由。

例题6:证明函数f(x)=lnx/x2在区间(0,2)上是减函数。

题型四:导数与函数图像问题例1:若函数y=f(x)的导函数在区间[a,b]上是增函数,则函数y=f(x)在[a,b]上的图象可能是y题型五:利用导数研究函数的极值和最值例题7:已知函数f(x)=-x3+ax2+bx在区间(-2,1)上x=-1时取得极小值,x=2/3时取得极yy32323oaoobxoabxbxabxaA.B.C.D.大值。

求(1)函数y=f(x)在x=-2时的对应点的切线方程(2)函数y=f(x)在[-2,1]上的最大值和最小值。

专题:导数---切线问题

专题:导数---切线问题

h(t )
h(2)
ln
2
1
ln
1 2e
,∴
a
ln
1 , 2e
,故选
A.
2.已知直线 y 2x 与曲线 f x ln ax b 相切,则 ab 的最大值为( )
A.
e 4
B.
e 2
C. e
D. 2e
2.C
【解析】设切点
x0 , ln
ax0
b
,则由
f
x0
a ax0
b
2得
ax0
b
1 2
它们相互平行
又直线 AB 的斜率 k = -1,即可知:直线 AB 与两条切线同时垂直 ∴综上,知: PQ 最小时,A 即为 P 点,B 即为 Q 点,故| PQ |min | AB | ∴| PQ |min AB 12 12 2 故选:D
4.若曲线 y=ax+2cosx 上存在两条切线相互垂直,则实数 a 的取值
因为 y a 2sin x 最小值为 a 2 0 ,最大值为 a 2 0 ,
所以 (a 2)(a 2)1 ,即 a23 ,
解得 3a 3 .
故选:A.
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5.已知关于
x
不等式
aex
x
b
对任意
x
R
和正数 b
恒成立,则
a b
的最
小值为( )
A.
1 25.BFra biblioteka 0 时,
f x aex ,则 f x aex ,
设 f x0 aex0 1,解得 x0 ln a ,且 f x0 aex0 aelna 1, ∴当 f x aex 的切线斜率为 1 时,切点坐标为 ln a,1 ,

导数的应用 图形切线问题

导数的应用 图形切线问题

导数的应用图形切线问题
导数的应用:图形切线问题
导数在数学中有广泛的应用,其中之一就是解决图形切线问题。

图形切线问题是指如何找到曲线某一点的切线,导数给出了解决这
类问题的有效方法。

1. 切线的定义
切线是曲线上通过给定点的直线,它与曲线在该点相切且方向
与曲线在该点的切线方向相同。

2. 导数的定义
导数可以理解为函数在某一点上的斜率。

对于函数f(x),它在
点x处的导数表示为f'(x)或dy/dx。

3. 求切线的步骤
- 求取函数f(x)在给定点x0处的导数f'(x0)。

- 使用点斜式找到通过给定点(x0, f(x0))且斜率为f'(x0)的切线方程。

4. 举例说明
假设我们要找到函数f(x) = x^2在点x = 2处的切线。

- 首先求取f(x)在x = 2处的导数。

f'(x) = 2x,代入x = 2,得到f'(2) = 4。

- 接下来使用点斜式得到切线方程。

切线方程为y - f(2) = f'(2)(x - 2)。

代入f(2) = 4和f'(2) = 4,得到y - 4 = 4(x - 2)。

化简方程,得到y = 4x - 4。

所以,函数f(x) = x^2在点x = 2处的切线方程为y = 4x - 4。

导数的应用之图形切线问题为我们提供了一种有效的方法来求取曲线某点的切线。

通过求取导数和使用点斜式,我们可以准确地找到给定点处的切线方程。

这对于解决多种实际问题,例如物理学中的运动问题和经济学中的边际分析,都具有重要意义。

导数切线方程11种题型(解析版)

  导数切线方程11种题型(解析版)

第5讲 导数切线方程11类【题型一】 求切线基础型:给切点求切线【典例分析】 已知函数()2sin 1xf x x =+,则曲线()y f x =在点()0,0处的切线的方程为__________. 【答案】20x y -=【解析】【分析】先求导函数,求得在切点处的直线斜率;再根据点斜率求得切线方程. 【详解】因为()()()221cos 2sin 1x x xf x x +-'=+,所以()02kf ='=,则所求切线的方程为2y x =.故答案为:20x y -=.【变式演练】1.曲线()()1xf x x e x =++在点()0,1处的切线方程为______.【答案】310x y -+=【分析】利用导数的几何意义求解,先对函数求导,然后将点()0,1的横坐标代入导函数所得的值就是切线的斜率,再利用点斜式可与出切线方程. 解:由()()1xf x x e x =++,得()'(1)1x x fx e x e =+++, 所以在点()0,1处的切线的斜率为()'000(01)13fe e =+++=,所以所求的切线方程为13(0)y x -=-,即310x y -+=, 故答案为:310x y -+=,2.已知点()1,1P -在曲线2x y x a =+上,则曲线在点P 处的切线方程为_________.【答案】32y x =-- 【分析】将点P 的坐标代入曲线方程,可求得a 的值,然后利用导数的几何意义可求得曲线在点P 处的切线方程.【详解】因为点()1,1P -在曲线2x y x a=+上,111a ∴=-,可得2a =,所以,22x y x =+,对函数求导得()()()222222422x x x x xy x x +-+'==++,则曲线在点P 处的切线斜率为13x k y =-'==-,因此,曲线在点P 处的切线方程为()131y x -=-+,即32y x =--. 故答案为:32y x =--.3.已知曲线2()ln x f x x a=+在点(1,(1))f 处的切线的倾斜角为3π4,则a 的值为( )A .1B .1-C .12-D .4-【答案】B【分析】求出函数()2ln x f x x a =+的导数'12()x f x x a ,利用函数f(x)在x=1处的倾斜角为34π得'(1)1f =-,由此可求a 的值. 解:函数()2ln x f x x a=+的导数'12()x f x x a ,函数f(x)在x=1处的倾斜角为34π,∴'(1)1f =-,∴211a,∴1a =-故选B.【题型二】 求切线基础型:有切线无切点求切点【典例分析】曲线()32f x x x =+-在0p 处的切线平行于直线41y x =-,则0p 点的坐标为( )A .()1,0B .()2,8C .()1,0和()1,4--D .()2,8和()1,4-- 【答案】C 【详解】令()'2314f x x =+=,解得1x =±,()()10,14f f =-=-,故0p 点的坐标为()()1,0,1,4--,故选C. 【点睛】本小题考查直线的斜率,考查导数与斜率的对应关系,考查运算求解能力,属于基础题.【变式演练】1.已知函数()xx af x e e=+为偶函数,若曲线()y f x =的一条切线与直线230x y +=垂直,则切点的横坐标为( ) A 2 B .2C .2ln 2D .ln 2【答案】D【分析】先根据偶函数求参数1a =,再求导数,根据导数几何意义得斜率,最后根据直线垂直关系得结果.【详解】()f x 为偶函数,则()()(1)0xxx x x x a a f x e e e e a e e----=+=+∴--=∴1a =,()x x f x e e -∴=+,'().x x f x e e -∴=-设切点得横坐标为0x ,则0003'().2x x f x e e -=-=解得02x e =,(负值舍去)所以0ln 2x =.故选:D2.过曲线cos y x =上一点π1,32P ⎛⎫⎪⎝⎭且与曲线在点P 处的切线垂直的直线的方程为( )A .2π32303x -=B 3π3210x y +-= C .2π32303x -= D 3π3210x y += 【答案】A 【分析】求出函数得导函数,根据导数得几何意义即可求得切线得斜率,从而可求得与切线垂直得直线方程. 【详解】解:∵cos y x =,∵sin y x '=-, 曲线在点π1,32P ⎛⎫⎪⎝⎭处的切线斜率是π3π3sin3x y ='=-= ∵过点P 且与曲线在点P 3∵所求直线方程为1π233y x ⎫-=-⎪⎭,即2π32303x -=. 故选:A.3.曲线sin 21y x x =++在点P 处的切线方程是310x y -+=,则切点P 的坐标是____________. 【答案】()0,1 【分析】由导数的几何意义,求得切点P 处的切线的斜率,得到0cos 1x =,求得02()x k k Z π=∈,分类讨论,即可求解.【详解】由函数sin 21y x x =++,则cos 2y x '=+,设切点P 的坐标为()00,x y ,则斜率00cos 23x x k y x ==+'==, 所以0cos 1x =,解得02()x k k Z π=∈,当0k =时,切点为()0,1,此时切线方程为310x y -+=; 当0k ≠,切点为(2,41)()k k k Z ππ+∈,不满足题意, 综上可得,切点为()0,1.故答案为:()0,1.【题型三】 求切线基础:无切点求参【典例分析】已知曲线3y x =在点(),a b 处的切线与直线310x y ++=垂直,则a 的取值是( )A .-1B .±1C .1D .3±【答案】B【分析】求导得到()2'3f x x =,根据垂直关系得到()2'33f a a ==,解得答案.【详解】()3y f x x ==,()2'3f x x =,直线310x y ++=,13k =-,故()2'33f a a ==,解得1a =±.故选:B .【变式演练】1.若曲线ln (0)y x x =>的一条切线是直线12y x b =+,则实数b 的值为___________ 【答案】1ln2-+ 【解析】 【分析】先设切点为00(,)x y ,对函数求导,根据切线斜率,求出切点坐标,代入切线方程,即可得出结果. 【详解】设切点为00(,)x y ,对函数ln y x =求导,得到1y x'=,又曲线ln (0)y x x =>的一条切线是直线12y x b =+, 所以切线斜率为0112x =,∴02x =, 因此0ln 2y =,即切点为()2,ln 2,代入切线12y x b =+,可得1ln 2b =-+. 故答案为:1ln2-+.2.已知曲线3y ax =与直线640x y --=相切,则实数a 的值为__________. 【答案】2【分析】先设出切点坐标(,)m n ,然后由切点是公共点和切点处的导数等于切的斜率列方程组可求得结果. 解:设切点为(,)m n ,由3y ax =得'23y ax =,则由题意得,2336640am m n n am ⎧=⎪--=⎨⎪=⎩,解得1,2,2m n a ===,故答案为:23.已知x 轴为曲线()()34411f x x a x =+-+的切线,则a 的值为________.【答案】14【分析】设x 轴与曲线()f x 的切点为()0,0x ,由题意结合导数的几何意义可得()()()3002004411012410x a x f x x a ⎧+-+=⎪⎨=+-='⎪⎩,解方程即可得解. 【详解】由题意()()21241f x x a '=+-,设x 轴与曲线()f x 的切点为()0,0x ,则()()()3002004411012410x a x f x x a ⎧+-+=⎪⎨=+-='⎪⎩,解得01214x a ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩.故答案为:14.【题型四】 无切点多参【典例分析】若直线2y x b =+是曲线2ln y a x =的切线,且0a >,则实数b 的最小值是______. 【答案】2- 【解析】 【分析】求出2ln y a x =的导数,设切线为(,)m n ,由切点处的导数值为切线斜率求出m a =,再由切点坐标可把b 表示为a 的函数,再利用导数可求得b 的最小值. 【详解】2ln y a x =的导数为2a y x'=,由于直线2y x b =+是曲线2ln y a x =的切线,设切点为(),m n ,则22am =, ∴m a =,又22ln m b a m +=,∴2ln 2b a a a =-(0a >),()2ln 122ln b a a '=+-=, 当1a >时,0b '>,函数b 递增,当01a <<时,0b '<,函数b 递减, ∴1a =为极小值点,也为最小值点,∴b 的最小值为2ln122-=-. 故答案为:2-.【变式演练】1已知函数f (x )=axlnx ﹣bx (a ,b ∈R )在点(e ,f (e ))处的切线方程为y =3x ﹣e ,则a +b =_____. 【答案】0【分析】由题意()()'2,3f e e fe ==,列方程组可求,a b ,即求+a b .【详解】∵在点()(),e f e 处的切线方程为3y x e =-,()2f e e ∴=,代入()ln f x ax x bx =-得2a b -=①. 又()()()''1ln ,23f x a x b f e a b =+-∴=-=②.联立①②解得:1,1a b ==-.0a b ∴+=.故答案为:0.2.若曲线()xf x mxe n =+在()()1,1f 处的切线方程为y ex =,则m n +=__________【答案】12e + 解:将1x =代入y ex =,得切点为()1,e ,∴e me n =+①,又()()1xf x me x '=+,∴()12f me e '==,12m =②.联立①②解得:12m =,2e n =,故11222e e m n ++=+=.故答案为:12e +. 3.已知曲线e ln xy a x x =+在点()1,ae 处的切线方程为2y x b =+,则( ) A .,1a e b ==- B .,1a e b == C .1,1a e b -== D .1,1a e b -==-【答案】D【详解】ln 1,xy ae x '=++1|12x k y ae ='==+=,1a e -∴=将(1,1)代入2y x b =+得21,1b b +==-,故选D .【题型五】 “过点”型切线【典例分析】过原点作曲线ln y x =的切线,则切点的坐标为___________,切线的斜率为__________. 【答案】(),1e1e【分析】设切点坐标为(,)x lnx ;利用导数求切线方程并求切点坐标. 解:设切点坐标为(,)x lnx ;1y x '=;故由题意得,1lnx x x=;解得,x e =;故切点坐标为(,1)e ;切线的斜率为1e; 故切线方程为1()1y x e e =-+,整理得0x ey -=.故答案为:(,1)e ;1e.【变式演练】1.过点(1,1)--与曲线x y e x =+相切的直线方程为______________. 【答案】21y x =+.【详解】设切点坐标为()000,e x x x +,由xy e x =+得e 1x y '=+,∴切线方程为()()0000e 1e x x y x x x =+-++, 切线过点()1,1--,∴()()00001e 11e x x x x -=+--++,即00e 0xx =,∴00x =,即所求切线方程为21y x =+.故答案为:21y x =+. 2.过点(0,1)-作曲线)ln f x x =(0x >)的切线,则切点坐标为________.【答案】,1)e【分析】先求出曲线的方程,再根据导数值为切线斜率,求出切点坐标. 【详解】由(ln f x x =(0x >),则2()ln ,0f x x x =>,化简得()2ln ,0f x x x =>, 则2()f x x'=,设切点为00(,2ln )x x ,显然(0,1)-不在曲线上, 则0002ln 12x x x +=,得0x e =,则切点坐标为,1)e . 故答案为:(,1)e .3.已知直线y ax =是曲线ln y x =的切线,则实数a =( (A .12B .12eC .1eD .21e 【答案】C【分析】设切点为00(,ln )x x ∵求出切线方程00ln 1xy x x =+-,即得001ln 10a x x ⎧=⎪⎨⎪-=⎩,解方程即得a 的值.【详解】设切点为00(,ln )x x ∵∵切线方程是000001ln ()ln 1xy x x x y x x x -=-⇒=+-∵ ∴0011ln 10a x a e x ⎧=⎪⇒=⎨⎪-=⎩,故答案为:C【题型六】 判断切线条数【典例分析】已知曲线3:3S y x x =-,则过点()2,2P 可向S 引切线,其切线条数为( )A .1B .2C .3D .0【答案】C 【解析】 【分析】 设切点为()3,3t t t-,利用导数求出曲线S 在切点()3,3t t t -处的切线方程,再将点P 的坐标代入切线方程,可得出关于t 的方程,解出该方程,得出该方程根的个数,即为所求. 【详解】设在曲线S 上的切点为()3,3t t t -,33y x x =-,则233y x '=-,所以,曲线S 在点()3,3t t t-处的切线方程为()()()32333y t t t x t --=--,将点()2,2P 的坐标代入切线方程得32320t t -+=,即()()21220t t t ---=,解得11t =,213t =313t =因此,过点()2,2P 可向S 引切线,有三条.故选:C.【变式演练】1.已知过点A (a ,0)作曲线C :y =x•e x 的切线有且仅有两条,则实数a 的取值范围是( )A .(﹣∞,﹣4)∪(0,+∞)B .(0,+∞)C .(﹣∞,﹣1)∪(1,+∞)D .(﹣∞,﹣1)【答案】A【详解】设切点为()000,e x x x ∵(1)xy x e =+'∵000(1)x x x y x e =∴=+⋅',则切线方程为:()00000=1()x x y x e x e x x -+⋅-,切线过点(,0)A a 代入得:()00000=1()x x x e x e a x -+⋅- 2001x a x ∴=+,即方程2000x ax a --=有两个解,则有2400a a a ∆=+>⇒>或4a.故答案为:A.2.已知函数()=-xa f x x e 存在单调递减区间,且()y f x =的图象在0x =处的切线l 与曲线xy e =相切,符合情况的切线l( ( A .有3条 B .有2条 C .有1条 D .不存在【答案】D 【解析】试题分析:()1x ae f x a=-',依题意,()0f x '<在R 上有解.当0a <时,()0f x '<在R 上无解,不符合题意;当0a >时,()0,,ln x af x a e x a a <'符合题意,故0a >.易知曲线()y f x =在0x =处的切线为111y x a ⎛⎫=-- ⎪⎝⎭.假设该直线与x y e =相切,设切点为00,x y ,即有0011111xe x a a ⎛⎫=-=-- ⎪⎝⎭,消去a 化简得0001x x ex e =-,分别画出,1x x e xe -的图像,观察可知它们交点横坐标01x >,0x e e >,这与111a-<矛盾,故不存在.3.已知函数()3291,f x x ax x a R =+-+∈,当01x ≠时,曲线()y f x =在点()()00,x f x 与点()()02,2x f x --处的切线总是平行时,则由点(),a a 可作曲线()y f x =的切线的条数为( )A .1B .2C .3D .无法确定【答案】C 【解析】分析:由曲线()y f x =在点()()00,x f x 与点()()002,2x f x --处的切线总是平行,可得导函数的对称轴,从而求出a 的值,设出切点坐标,可得关于切点横坐标的方程有三个解,从而可得结果. 详解:由()3291f x x ax x =+-+,得()2'329f x x ax =+-,曲线()y f x =在点()()00,x f x 与点()()002,2x f x --处的切线总是平行,()'y f x ∴=关于1x =对称,即133aa -=⇒=-,点(),a a ,即为()3,3--, 所以()32391f x x x x =--+,()2'329f x x ax =+-,设切点为()(),t f t 切线的方程为()()3'3y f t x +=+,将点()32,391t t t t --+代入切线方程可得()()3223933693t t t t t t --+=--+,化为322636310t t t ---=,设()32263631g t t t t =---()2'61218g t t t =--令()'0g t >得3t >或1t <-,令()'0g t <得10t -<<,()32263631g t t t t =---在()(),1,3,-∞-+∞上递增,在()1,3-上递减,t ∴在1-处有极大值,在3处有极小值,()110g ∴-=>且()31390g =-<, ()32263631g t t t t =---与x 有三个交点,∴方程()0g t =有三个根,即过(),a a 的切线有3条,故答案为3.【题型七】 多函数(多曲线)的公切线【典例分析】直线y kx b =+与曲线()y f x =相切也与曲线()y g x =相切,则称直线y kx b =+为曲线()y f x =和曲线()y g x =的公切线,已知函数2(),()ln ,f x x g x a x ==,其中0a ≠,若曲线()y f x =和曲线()y g x =的公切线有两条,则a 的取值范围为( ) A .0a < B .1a <- C .02e a << D .20a e<<【答案】C 【解析】 【分析】设切点求出两个函数的切线方程,根据这个两个方程表示同一直线,可得方程组,化简方程组,可以得到变量a 关于其中一个切点横坐标的函数形式,求导,求出函数的单调性,结合该函数的正负性,画出图象图形,最后利用数形结合求出a 的取值范围. 【详解】设曲线2()f x x =的切点为:2(,)s s ,2'()()2f x x f x x ⇒==,所以过该切点的切线斜率为'()2f s s =,因此过该切点的切线方程为:222()2y s s x s y sx s -=-⇒=-;设曲线()y g x =的切点为:(,ln )t a t ,'()ln ()a g x a x g x x =⇒=,所以过该切点的切线斜率为'()a g t t=,因此过该切点的切线方程为:ln ()ln a ay a t x t y x a a t t t-=-⇒=-+,则两曲线的公切线应该满足:2224(1ln )ln a s a t t t s a a t⎧=⎪⇒=-⎨⎪-=-+⎩, 构造函数2'()4(1ln )(0)()4(12ln )h t t t t h t t t =->⇒=-,当12t e >时,'()0,()h t h t <单调递减,当120t e <<时,'()0,()h t h t >单调递增,所以函数有最大值为:12()2h e e =,当t e >时,()0h t <,当0t e <<,()0h t >,函数的图象大致如下图所示:要想有若曲线()y f x =和曲线()y g x =的公切线有两条,则a 的取值范围为02e a <<. 故选:C【变式演练】1.函数()ln 1mx f x x x =++与2()1g x x =+有公切线,(0)y ax a =>,则实数m 的值为( ) A .4 B .2C .1D .12【答案】A 【解析】 【分析】设两个切点A ()11x y ,和B ()22x y ,,然后求函数的导函数(),()f x g x '',由()g x 的导函数()g x '分析求解参数2a =,再由()f x 的导函数和公切线分析得出关于m 的方程组,求解即可得出答案. 【详解】设公切线,(0)y ax a =>与两个函数()ln 1mx f x x x =++与2()1g x x =+图象的切点分别为A ()11x y ,和B ()22x y ,,由()21()1m f x x x '=++,()2g x x '=,可得()22222222()21g x x ay ax g x x y⎧==⎪=='⎨⎪+=⎩解得2a =,所以有()1211111111111()21()ln 12m f x a x x mx f x x y x y ax x ⎧=+==⎪+⎪⎪⎪=+'=⎨+⎪⎪==⎪⎪⎩化简得21112ln 10x x x -+-=,令()22ln 1h x x x x =-+-()0x >,则()11304h x x x'+-≥>=恒成立,即得函数()22ln 1h x x x x =-+-()0x >在定义域上为增函数,又因()10h =,则可解得方程21112ln 10x x x -+-=,11x =,则由()21(1)2111m f '=+=+解得4m =. 故选:A.2.曲线1()x f x e -=与曲线()ln g x x =有( )条公切线. A .1 B .2 C .3 D .4【答案】B 【详解】设()010,x x e -是曲线()f x 图像上任意一点,()'1x f x e-=,所以()01'0x fx e -=,所以过点()010,x x e -的切线方程为()00110x x y ee x x ---=-,整理得()001101x x y e x x e --=⋅+-①.令()01'1x g x e x-==,解得011x x e -=,则()101g x x =-,所以曲线()g x 上过点()010,1xe x --的切线方程为:()()001101x x y x e x e ----=-,整理得010x y e x x -=⋅-②.由于切线①②重合,故()01001x x e x --=-,即()010010x x e x --⋅-=③.构造函数()()11x h x x ex -=--,则()'11x h x xe -=-,()()''11x h x x e -=+,故当1x <-时()()'''0,h x h x <递减、当1x >-时()()'''0,h x h x >递增,注意到当0x <时()'0h x <,且()'10h =,所以当1x <时()()'0,h x h x <递减,当1x >时,()()'0,h x h x >递增,而()()()22110,110,220h h h e e -=->=-<=->, 根据零点存在性定理可知在区间()()1,1,1,2-各存在()h x 的一个零点,也即()h x 有两个零点,也即方程③有两个根,也即曲线()f x 和曲线()g x 有两条公切线.故选:B 3.若函数()ln (0)f x x x =>与函数2()g x x a =+有公切线,则实数a 的最小值为( ) A .11ln 222-- B .ln21--C .12-D .ln 2-【答案】A 【解析】 【分析】求出()f x 导数,设出切点,求出切线,将其与2()g x x a =+联立,通过判别式为零,可得切点坐标的关系式,整理得到关于一个坐标变量的方程,借助于函数的极值和最值,即可得到a 的最小值. 【详解】 解:'1()f x x=,设公切线与曲线()ln f x x =相切的切点为(),ln ,0m m m >, 则公共切线为()1ln y x m m m=-+, 即ln 0x my m m m --+=,其与2y x a =+相切, 联立消去y 得:2ln 0mx x am m m m -++-=, 则()14ln 0m am m m m ∆=-+-=有解, 即211ln 4a m m=-+有解, 令()211ln 4h m m m =-+,0m >, 则()2'33112122m h m m m m -=-+=,令232102m m -=,得2m =, 则()211ln 4h m m m =-+在20,2⎛ ⎝⎭上单调递减,在2,2⎛⎫+∞ ⎪ ⎪⎝⎭上单调递增, 则()2min 21212411ln 222h m h ==-+=⎝⎭⎝--⎭, 则11ln 222a --≥,所以实数a 的最小值为11ln 222--.故选:A.【题型八】 切线的应用:距离最值【典例分析】点P 在函数ln y x =的图像上,若满足到直线y x a =+的距离为1的点P 有且仅有1个,则a =( ) A 21 B 21 C .21-- D .21【答案】B 【分析】先求导,设直线y x m =+与ln y x =相切于点00(,)x y ,利用导数几何意义和切点在曲线、直线上求得切点()1,0,再利用()1,0到直线y x a =+的距离为1,结合图象解得参数即可. 【详解】函数ln y x =的导函数为1y x=,设直线y x m =+与ln y x =相切于点00(,)x y ,则00000ln 11y x y x m x ⎧⎪=⎪⎪=+⎨⎪⎪=⎪⎩,解得切点为()1,0,由题可知()1,0到直线y x a =+的距离为1, 12=,解得21a =,结合图象可知,21a =. 故选:B.【变式演练】1.点A 在直线y =x 上,点B 在曲线ln y x =上,则AB 的最小值为( )A .22B .1C 2D .2【答案】A 【分析】设平行于直线y =x 的直线y =x +b 与曲线ln y x =相切,将题意转化为两平行线间的距离,由导数的几何意义可得b 的值,进而可得结果. 【详解】设平行于直线y =x 的直线y =x +b 与曲线ln y x =相切, 则两平行线间的距离即为AB 的最小值.设直线y =x +b 与曲线ln y x =的切点为(,ln )m m , 则由切点还在直线y =x +b 上可得ln m m b =+, 由切线斜率等于切点的导数值可得11m=, 联立解得m =1,b =-1,由平行线间的距离公式可得AB 2221(1)=+-, 故选:A.2.已知点M 在函数()x f x e =图象上,点N 在函数()ln g x x =图象上,则||MN 的最小值为( ) A .1 B 2C .2 D .3【答案】B 【分析】根据函数()x f x e =与函数()ln g x x =互为反函数,将问题转化为求函数()x f x e =的图象与直线y x =平行的切线的切点00(,)x y 到直线y x =的距离的两倍,利用导数求出切点坐标,根据点到直线的距离公式可得结果. 【详解】因为函数()x f x e =与函数()ln g x x =互为反函数,它们的图象关于直线y x =对称,所以||MN 的最小值为函数()x f x e =的图象上的点M 到直线y x =的距离的2倍,即为函数()x f x e =的图象与直线y x =平行的切线的切点00(,)x y 到直线y x =的距离的两倍,因为()x f x e '=,所以函数()x f x e =的图象上与直线y x =平行的切线的斜率01x k e ==,所以00x =,所以切点为(0,1),它到直线y x =的距离211d =+ 所以||MN 2 故选:B. 3.抛物线上的一动点到直线距离的最小值是A .B .C .D .【答案】A 【详解】试题分析:对y=x 2求导可求与直线x -y -1=0平行且与抛物线y=x 2相切的切线方程,然后利用两平行线的距离公司可得所求的最小距离d .解:(法一)对y=x 2求导可得y′=2x ,令y′=2x=1可得x=∵与直线x -y -1=0平行且与抛物线y=x 2相切的切点(,),切线方程为y -=x -即x -y -=0由两平行线的距离公司可得所求的最小距离d=,故选A.【题型九】 切线的应用:距离公式转化型【典例分析】若12,x x R ∈,则()()212212e e x x x x -+-的最小值是 A .1 B .2 C .3 D .4【答案】B 【分析】原题等价于函数x y e =上的点()11,x A x e 与函数ln y x =上的点()22,xB e x 间的距离最小值的平方,结合两个函数关于y x =对称,将其转化为函数ln y x =与y x =的距离的最小值2倍的平方,利用导数求切线方程最后转化求两平行线间的距离平方即可. 【详解】由题意可转化为点()11,x A x e 与点()22,xB e x 间的距离最小值的平方,点A 在函数x y e =上,点B 在函数ln y x =上,这两个函数关于y x =对称, 所以转化为函数ln y x =与y x =的距离的最小值2倍的平方,此时11y x '==,∵ln y x =斜率为1的切线方程为1y x =-,它与y x =2 故原式的最小值为2.故选:B .【变式演练】1.若12,x x R ∈,则()()212212e e x x x x -+-的最小值是 A .1 B .2 C .3 D .4【答案】B 【分析】原题等价于函数x y e =上的点()11,x A x e 与函数ln y x =上的点()22,xB e x 间的距离最小值的平方,结合两个函数关于y x =对称,将其转化为函数ln y x =与y x =的距离的最小值2倍的平方,利用导数求切线方程最后转化求两平行线间的距离平方即可. 【详解】由题意可转化为点()11,x A x e 与点()22,xB e x 间的距离最小值的平方,点A 在函数x y e =上,点B 在函数ln y x =上,这两个函数关于y x =对称, 所以转化为函数ln y x =与y x =的距离的最小值2倍的平方, 此时11y x'==, ∵ln y x =斜率为1的切线方程为1y x =-,它与y x =2 故原式的最小值为2. 故选:B .2.设0b <,当224()()a b a b++-取得最小值c 时,函数()||||f x x b x c =-+-的最小值为___________.【答案】10 【分析】224()()a b a b ++-表示点(,)a a 与点4(,)b b -距离的平方,而点(,)a a 是直线y x =上任一点,点4(,)b b-(0b <)是反比例函数4y x=-在第四象限上的点,然后由反比例函数和正比例函数的性质可求得0,2a b ==-,从而得8c =,再利用绝对值三角不等式可求出函数()f x 的最小值 【详解】解:224()()a b a b++-表示点(,)A a a 与点4(,)B b b -距离的平方,而点A 是直线y x =上任一点,点B 是反比例函数4y x =-在第四象限上的点,当B 是斜率为1的直线与4y x=-相切的切点时,点B 到直线y x =的距离即为||AB 的最小值, 由2244,|1,2(0),(2,2)x b y y b b B x b ='='==∴=>-, min ||22,82AB c ∴===, 所以()|||||2||8|(2)(8)10f x x b x c x x x x =-+-=++-≥+--=, 当且仅当28x -≤≤取等号,所以函数()||||f x x b x c =-+-的最小值为10, 故答案为:103.已知a R ∈,b R ∈()()221ba b a e -+--______.2【分析】利用算术根的几何意义,把所求转化为两个图形上点的距离最小值即可作答. 【详解】()()221ba b a e-+--(),1a a -到点(),bb e 的距离,而点(),1a a -的轨迹是直线1y x =-,点(),b b e 的轨迹是曲线()xf x e =,则所求最小值可转化为曲线()x f x e =上的点到直线1y x =-距离的最小值,而曲线()xf x e =在直线1y x =-上方,平移直线1y x =-使其与曲线()xf x e =相切,则切点到直线1y x =-距离即为所求,设切点00(,)xx e ,()x f x e '=,由()001x f x e '==得00x =,切点为(0,1)则(0,1)到直线1y x =-距离2221(1)d ==+-2【题型十】 切线的应用:恒成立求参等应用【典例分析】已知a 为实数,则“e x ax >对任意的实数x 恒成立”是“02a <<”的( ) A .充分不必要条件 B .必要不充分条件 C .充要条件 D .既不充分也不必要条件【答案】B 【分析】先根据导数的几何意义求出直线y kx =与曲线x y e =相切时k 的值,再数形结合将e x ax >对任意的实数x 恒成立转化为0a e ≤<,最后判断充要关系即可得解. 【详解】设直线y kx =与曲线x y e =相切,且切点为()00,xx e , 则000xx k e e kx ⎧=⎪⎨=⎪⎩,解得01x =,所以切点为()1,e ,k e =,所以切线方程为y ex =.数形结合可知,e x ax >对任意的实数x 恒成立等价于0a e ≤<.而由0a e ≤<不能得到02a <<,故充分性不成立; 反之,由02a <<可得到0a e ≤<,故必要性成立.故选:B .【变式演练】1.已知函数()(0,1)x f x a a a =>≠的图象在(0,1)处的切线方程为21y x =+,若()f x mx x ≥+恒成立,则m 的取值范围为( ) A .[]1,21e -- B .(,21]e -∞- C .[]1,1e -- D .(,1]e -∞-【答案】A 【分析】由题意求得a ,代入函数解析式,把问题转化为2x e mx x +恒成立,对x 分类讨论,分离参数m ,再由导数求最值得答案. 【详解】解:因为()x f x a =,所以()ln x f x a a '=,又函数()f x 的图象在(0,1)处的切线方程为21y x =+,所以0(0)ln 2f a a '==,解得2e a =,所以2()e x f x =,因为()f x mx x ≥+恒成立,所以2e x mx x ≥+恒成立. 当0x =时,0e 0≥成立.当0x ≠时,令2e ()1x g x x =-,则22e (21)()x x g x x -'=. 当1(,0)0,2x ⎛⎫∈-∞⋃ ⎪⎝⎭时,()0g x '<,()g x 在(,0)-∞和10,2⎛⎫⎪⎝⎭上单调递减.当1,2x ⎛⎫∈+∞ ⎪⎝⎭时,()0g x '>,()g x 单调递增,当0x >时,e 1xm x ≤-恒成立,所以2mine 112e 12x m g x ⎛⎫⎛⎫≤-==- ⎪⎪⎝⎭⎝⎭; 当0x <时,2e 1xm x ≥-恒成立,而2e ()11xg x x=-<-,所以1m ≥-.综上,12e 1m ≤≤-一,所以m 的取值范围为[1,2e 1]--.故选:A 2.若曲线ln y x =在点()11,P x y 处的切线与曲线x y e =相切于点()22,Q x y ,则12111x x x ++=-__________. 【答案】0 【分析】利用导数的几何意义分别求解出ln y x =在点()11,P x y 处的切线方程以及x y e =在点()22,Q x y 处的切线方程,根据两切线重合,求解出12,x x 之间的关系式,由此可化简计算出12111x x x ++-的值. 【详解】ln y x =的导数为1y x'=,可得曲线ln y x =在点()11,P x y 处的切线方程为()1111ln y x x x x -=-, x y e =的导数为e x y '=,可得曲线x y e =在点()22,Q x y 处的切线的方程为()222x xy e e x x -=-,由两条切线重合的条件,可得211x e x =,且()212ln 11xx e x -=-,则21ln x x =-,即有()1111ln 11ln x x x -=+,可得1111ln 1x x x +=-,则121111ln ln 01x x x x x ++=-=-.故答案为:03.已知函数()ln f x x =,()1g x ax =+,若存在01x e≥使得()()00f x g x =-,则实数a 的取值范围是( ) A .212,e e ⎡⎤-⎢⎥⎣⎦B .21,2e e ⎡⎤-⎢⎥⎣⎦C .21,2e e ⎡⎤⎢⎥⎣⎦D .21,2e e ⎡⎤⎢⎥⎣⎦【答案】B 【分析】利用()()00f x g x =-,把问题转化为ln y x =与1y ax =-+在1x e≥有交点,利用数形结合进行分析,即可求解 【详解】()()00f x g x =-,所以,00ln 1x ax =-+,即ln y x =与1y ax =-+在1x e≥有交点,分情况讨论:∵直线1y ax =-+过点1(,1)e -,即11ae-=-+,得2a e =;∵直线1y ax =-+与ln y x =相切,设切点为(,)m n ,得1ln 1am ma m -+=⎧⎪⎨-=⎪⎩⇒221m e a e ⎧=⎪⎨=-⎪⎩,切点为2(,2)e ,故实数a 的取值范围是21,2e e ⎡⎤-⎢⎥⎣⎦故选:B【题型十一】 切线的应用:零点等【典例分析】已知函数()f x 满足1()()f x f x =,当[1,3]x ∈时,()ln f x x =,若在区间1[,3]3内,函数()()g x f x ax =-与x 轴有三个不同的交点,则实数a 的取值范围是 .【答案】ln 31[,)3e 【解析】试题分析:由题意知,ln ,[1,3]()12ln ,[,1)3x x f x x x ∈⎧⎪=⎨-∈⎪⎩, ∵在区间1[,3]3内,函数()()g x f x ax =-与x 轴有三个不同的交点,∴函数ln ,[1,3]()12ln ,[,1)3x x f x x x ∈⎧⎪=⎨-∈⎪⎩与y ax =在区间1[,3]3内有三个不同的交点,合图象可知,当直线y ax =与()ln f x x =相切时,ln 1x x x =,解得:x e =;此时1a e =;当直线y ax =过点(3,ln 3)时,ln 33a =;故ln 313a e≤<.【变式演练】1.已知函数sin(),2,2()2223sin(),2,2()222x x k k k z y x x k k k z ππππππππππ⎧⎡⎫+∈-+∈⎪⎪⎢⎪⎣⎭=⎨⎡⎫⎪-+∈++∈⎪⎢⎪⎣⎭⎩的图象与直线(2)(0)y m x m =+>恰有四个公共点11(,)A x y ,22(,)B x y ,33(,)C x y ,44(,)D x y ,其中1334x x x x <<<,则44(2)tan x x +=______. 【答案】1-函数的图象如下图所示:直线(2)(0)y m x m =+>过定点(2,0)-,当3,22x ππ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦时,()cos f x x =-,()sin f x x '=,由图象可知切点坐标为()44,cos x x -, 切线方程为:()444cos sin y x x x x +=-,又因为切线过点(2,0)-,则有()444cos sin 2x x x =--,即44(2)tan 1.x x +=-2.关于x 的方程sin ((0,1))kx x k =∈在(3,3)ππ-内有且仅有5个根,设最大的根是α,则α与tan α的大小关系是 A .tan αα> B .tan αα<C .tan αα=D .以上都不对【答案】C 【分析】由题,先做出图像,然后找到最大根α,利用斜率公式可得α与tan α的大小关系. 【详解】由题意作出y kx =与sin y x =在(3,3)ππ-的图象,如图所示:∵方程sin ((0,1))kx x k =∈在(3,3)ππ-内有且仅有5个根,最大的根是α. ∵α必是y kx =与sin y x =在(2,3)ππ内相切时切点的横坐标设切点为()00,x y , 052,2x ππ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,则0x α=,斜率0cos k x =则000sin cos cos tan y x x ααααα=∴=⋅∴= 故选C.3.已知函数()f x 满足()()11f x f x +=-,且21,x e ⎡⎤∈⎣⎦时,()ln f x x =,若22,1x e ⎡⎤∈-⎣⎦时,方程()()2f x k x =-有三个不同的根,则k 的取值范围为( ) A .221,e e ⎛⎤ ⎥⎝⎦B .1,e ⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭C .212,e e ⎛⎤-- ⎥⎝⎦D .1,e ⎛⎫-+∞ ⎪⎝⎭【答案】C 【分析】由()()11f x f x +=-,可得函数()f x 的图像关于直线1x =对称,由此可画出函数图像,而直线()2y k x =-为过定点()2,0的一条直线,当直线与当22,1x e ⎡⎤∈-⎣⎦时的函数()f x 的图像相切时,直线与()f x 在22,1e ⎡⎤-⎣⎦的图像有两个公共点,然后利用导数求出切线的斜率,再结合图像可得答案 【详解】因为()()11f x f x +=-,所以函数()f x 的图像关于直线1x =对称.当21,x e ⎡⎤∈⎣⎦时,()ln f x x =,则当22,1x e ⎡⎤∈-⎣⎦时,()f x 的图像如图所示,直线()2y k x =-为过定点()2,0的一条直线.当直线与当22,1x e ⎡⎤∈-⎣⎦时的函数()f x 的图像相切时,直线与()f x 在22,1e ⎡⎤-⎣⎦的图像有两个公共点.当22,1x e ⎡⎤∈-⎣⎦时,函数()()()2ln 2f x f x x =-=-,()12x f x '=-, 设切点为()()00,ln 2x x -,切线的斜率012k x =-, 则切线方程为()()0001ln 22y x x x x --=--,把点()2,0代入得02x e =-,所以1k e=-; 当直线过点()22,2e -时,22k e =-,所以k 的取值范围为212,e e ⎛⎤-- ⎥⎝⎦,故选:C.【课后练习】1.已知函数()ln()f x a x =+在()()0,0f 处的切线方程为y x =,则满足()021f x ≤-≤的x 的取值范围为_________. 【答案】[2,1]e + 【分析】 因为1()f x a x'=+,可得1(0)1f a '==,即1a =,所以()ln(1)f x x =+,()f x 是(1,)-+∞上的增函数,结合已知,即可求得答案. 【详解】1()f x a x '=+,1(0)1f a'∴==,1a ,∴()ln(1)f x x =+,()f x 是(1,)-+∞上的增函数,又()00f =,(1)ln(11)1f e e -=-+=,∴021x e ≤-≤-,21x e ∴≤≤+.即[2,1]e +故答案为:[2,1]e +2.已知函数()2ln xf x ax x=-,若曲线()y f x =在()()1,1f 处的切线与直线210x y -+=平行,则a =______. 【答案】12-【分析】根据函数()2ln xf x ax x=-,求导,再根据曲线()y f x =在()()1,1f 处的切线与直线210x y -+=平行,由()1122f a '=-=求解.【详解】因为函数()2ln x f x ax x =-,所以()21ln 2xf x ax x-'=-, 又因为曲线()y f x =在()()1,1f 处的切线与直线210x y -+=平行, 所以()1122f a '=-=,解得12a =-,故答案为:12-3.已知过点(,0)A a 作曲线:x C y x e =⋅的切线有且仅有1条,则实数a 的取值是( ) A .0 B .4 C .0或-4 D .0或4【答案】C 【解析】 【分析】求出导函数,转化求解切线方程,通过方程2000x ax a --=有两个相等的解,推出结果即可.【详解】设切点为000(,)xx x e ,且函数x y x e =⋅的导数(1)xy x e '=+⋅,所以000|(1)xx x y x e ='=+⋅,则切线方程为00000(1)()x x y x e x e x x -=+⋅-,切线过点(,0)A a ,代入得00000(1)()x x x ex e a x -=+⋅-,所以2001x a x =+,即方程2000x ax a --=有两个相等的解,则有240a a ∆=+=,解得0a =或4a =, 故选C .4.已知直线0x y -=是函数ln ()a xf x x=图像的一条切线(且关于x 的方程(())f f x t =恰有一个实数解(则( ( A .{}ln 2t e ∈ B .[0,ln 2]t e ∈C .[0,2]t ∈D .(,0]t ∈-∞【答案】A【解析】设切点坐标000alnx x x ⎛⎫ ⎪⎝⎭,2a alnx y x -='则切线方程为()000200alnx a alnx y x x x x --=- 又直线0x y -=是函数()alnxf x x=图像的一条切线∵切线过()00,代入 解得0x e =,则切点坐标为e e ,代入解得2a e =故()2ln e xf x x =∵()()221e lnx f x x'-=令()0f x '=∵x e =为()f x 的极大值 又()()f f x t =恰有一个实数解∵则()() 2t f f e eln ==故选A5..函数()ln f x x =在点()()00,P x f x 处的切线l 与函数()xg x e =的图象也相切,则满足条件的切点P 的个数有( )A.0个B.1个C.2个D.3个 【答案】C 【解析】试题分析:设切点分别为),(11y x P 或),(22y x P ,因x e x g xx f ==)(,1)(//,故211x e x k ==,由此可得k x k x ln ,121==,切线方程分别为)1(1ln kx k k y -=-和)ln (k x k k y -=-.由题设可得k k k k ln 1ln +-=+,即1ln )1(+=-k k k ,也即11ln -+=k k k ,由题意这个方程解的个数就是点P 的个数.在平面直角坐标系中画出函数k y ln =和函数11-+=k k y 的图象,结合图象可以看出两函数的图象有两个不同的正根,故切点的个数有两个,应选C.考点:导数的几何意义及函数的图象和性质的综合运用.6.已知过点(),0M m 作曲线C :ln y x x =⋅的切线有且仅有两条,则实数m 的取值范围是______. 【答案】()1,+∞ 【分析】设切点为()00,x y ,求导得斜率,然后利用点斜式得切线方程,将点M 代入整理得00ln 1x m x =+,使得方程关于0x 有两解,构造函数()()0ln 1xg x x x =>+,利用导数研究函数的单调性和极值,求出()min g x ,即可求得实数m 的取值范围.解:由题可知,曲线C :ln y x x =⋅,定义域为()0,∞+,则ln 1yx ,设切点为()00,x y ,则切线斜率为:0ln 1k x =+,切线方程为:()()000ln 1y y x x x -=+-, 将(),0M m 代入切线方程得:()()000ln 1y x m x -=+-, 又因为000ln y x x =⋅,所以00ln 0m x m x +-=,整理得:00ln 1x m x =+,由于过点(),0M m 作曲线C :ln y x x =⋅的切线有且仅有两条,即00ln 1x m x =+有两个解,可设()()0ln 1x g x x x =>+,则()()2ln ln 1x g x x '=+,令()0g x '=,即ln 0x =,解得:1x =, 令()0g x '<,即ln 0x <,得:1x <,所以()0,1x ∈时,()f x 单调递减, 令()0g x '>,即ln 0x >,得:1x >,所以()1,x ∈+∞时,()f x 单调递增,Oyk所以()()min 11g x g ==, 所以当1m 时,00ln 1x m x =+有两个解,即过点(),0M m 作曲线C :ln y x x =⋅的切线有且仅有两条, 则实数m 的取值范围是:()1,+∞. 故答案为:()1,+∞.7..已知函数21()44,()f x x x g x x -=-+=(则()f x 和()g x 的公切线的条数为 A .三条 B .二条C .一条D .0条【答案】A 【解析】 【分析】分别设出两条曲线的切点坐标,根据斜率相等得到方程328810n n -+=,构造函数()()()32881,832f x x x f x x x +='=--,研究方程的根的个数,即可得到切线的条数.【详解】设公切线与()f x 和()g x 分别相切于点()()()()(),,,,24m f m n f n f x x =-',()()()()()2,g n f m g x x g n f m n m--=-==''-',解得222n m -=-+,代入化简得328810n n -+=,构造函数()()()32881,832f x x x f x x x +='=--,原函数在()22-00+33⎛⎫⎛⎫∞∞ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,,,,,,极大值()200,03f f ⎛⎫>< ⎪⎝⎭极小值,故函数和x 轴有交3个点,方程328810n n -+=有三解,故切线有3条. 故选A.8.若两曲线21y x =-与ln 1y a x =-存在公切线,则正实数a 的取值范围是__________. 【答案】(0,2]e 【解析】设两个切点分别为1122(,),(,)A x y B x y ,两个切线方程分别为2111(1)2()y x x x x --=-,222(ln 1)()a y a x x x x --=-,化简得2112221,ln 1ay x x x y x a x a x =--=+--两条切线为同一条.可得122212{ln a x x a x a x =-=-, ,2224(ln 1)a x x =--,令22()44ln (0)g x x x x x =->,()4(12ln )g x x x =-',所以g(x)在)e 递增,,)e +∞递减,max ()()2g x g e e ==. 所以a ∈(]0,2e ,填(]0,2e .9.已知函数()21f x x =+,()ln g x x =,若曲线()y f x =与()y g x =的公切线与曲线()y f x =切于点()11,x y ,则()211ln 2x x -=___________.【答案】2 【解析】 【分析】根据导数的几何意义,可求出函数的切线,又由切线为公切线,故两切线重合,即可求解. 【详解】设公切线与曲线()y g x =切于点()22,ln x x ,()()1'2,f x x g x x'==则曲线()y f x =在点()211,1x x +处的切线方程为()()211112y x x x x -+=-,即21121y x x x =-+,曲线()y g x =在点()22,ln x x 处的切线方程为22ln 1xy x x =+-, 所以12212121ln 1x x x x ⎧=⎪⎨⎪-+=-⎩,所以()211ln 22x x -=.故答案为:210.已知ln 0a b -=,1c d -=,求22()()a c b d -+-的最小值________. 【答案】2 【分析】将问题转化为曲线ln y x =上的点到直线10x y -+=上的点的距离的平方的最小值,结合导数以及点到直线距离公式求得最小值. 【详解】依题意得ln a b =,10d c -+=,则(),b a 是曲线ln y x =上的点,(),d c 是直线10x y -+=上的点,所以22()()a c b d -+-可看成曲线ln y x =上的点到直线10x y -+=上的点的距离的平方. 直线10x y -+=的斜率为1, '1ln y x y x =⇒=,令'111y x x==⇒=,所以过曲线ln y x =上一点()1,0的切线与直线10x y -+=平行, 点()1,0到直线10x y -+=10122-+=因此22()()a c b d -+-的最小值为222=.故答案为:2 11.已知方程cos (0)x k k x=>有且仅有两个不同的实数解θ,()ϕθϕ>,则以下有关两根关系的结论正确的是A .cos sin ϕϕθ=B .sin cos ϕϕθ=-C .cos cos θθϕ=D .sin sin θθϕ=-【答案】A 【分析】 方程cos (0)x k k x=>有且仅有两个不同的实数解,等价于()cos ,,0y x y kx k ==>的图象有且仅有两个不同的交点(原点除外),数形结合可得y kx =与cos y x =-相切时符合题意,根据导数的几何意义以及直线的斜率公式可得结果. 【详解】方程cos (0)x k k x=>有且仅有两个不同的实数解,等价于()cos ,0x kx k =>有且仅有两个不同的实数解,即()cos ,,0y x y kx k ==>,有且仅有两个不同的交点(原点除外). 画图cos y x =,y kx =的图象.由图可知,y kx =与cos y x =-相切时符合题意, 设()cos f x x =-, ()'sin ,f x x =因为θϕ>,所以θ为切点横坐标,且ϕ是直线y kx =与cos y x =的交点横坐标, 因为切线过原点,所以切线斜率k cos cos sin θϕθθϕ-===,所以cos sin ϕθϕ=,故选A.。

导数的应用切线与极值问题

导数的应用切线与极值问题

导数的应用切线与极值问题导数的应用:切线与极值问题导数是微积分中的重要概念,它在各个科学领域中都有着广泛的应用。

其中,切线与极值问题是导数应用的两个常见问题。

本文将探讨如何使用导数解决切线和极值问题,并通过实例解释其应用。

一、切线问题切线是曲线上某一点处与该点相切的直线。

通过导数,我们可以确定曲线上某点的切线方程。

设曲线方程为y=f(x),点P(x,y)处的切线斜率k即为函数f(x)在该点的导数,即k=f'(x)。

例子1:求曲线y=x^2+2x+1在点P(1,4)处的切线方程。

解:首先求导数:f'(x)=(x^2+2x+1)'=2x+2。

然后求点P(1,4)处的斜率:k=f'(1)=2(1)+2=4。

由切线斜率和点可确定切线方程,即y-4=4(x-1)。

将其化简,得到切线方程为y=4x。

二、极值问题在求解极值问题时,我们可以利用导数为0的点来确定函数的最大值或最小值。

设函数f(x)在[a,b]区间上连续且在区间内可导,若f'(c)=0且c∈(a,b),则c称为f(x)在[a,b]上的临界点。

临界点和区间端点都有可能是函数的极值点。

例子2:求函数f(x)=x^3-3x^2的极小值。

解:首先求导数:f'(x)=(x^3-3x^2)'=3x^2-6x。

然后求导函数的临界点:3x^2-6x=0。

化简得到x(x-2)=0,解得x=0或x=2。

接下来,我们通过判断临界点和区间端点的函数值来确定极小值。

计算f(0)=-0、f(2)=-4,因此f(x)=x^3-3x^2的极小值为-4,在x=2处取得。

综上,我们通过求解导数和判断临界点来确定函数的极值。

三、切线和极值问题的应用切线问题和极值问题在实际应用中有着广泛的运用。

例子3:一辆汽车在某段时间内行驶的路程和时间的关系如图所示。

求该段时间内汽车的平均速度,以及汽车行驶的最快和最慢速度。

图表:时间(小时) 0 2 4 6 8 10路程(公里)***********解:我们可以通过导数来求解这个问题。

用导数求切线方程的四种类型

用导数求切线方程的四种类型

用导数求切线方程的四种类型用导数求切线方程是导数的重要应用之一。

求曲线的切线方程的关键在于求出切点P(x,y)及斜率。

设P(x,y)是曲线y=f(x)上的一点,则以P的切点的切线方程为:y-y=f'(x)(x-x)。

若曲线y=f(x)在点P(x,f(x))的切线平行于y轴(即导数不存在)时,由切线定义知,切线方程为x=x。

下面例析四种常见的类型及解法。

类型一:已知切点,求曲线的切线方程这类题较为简单,只需求出曲线的导数f'(x),并代入点斜式方程即可。

例如,曲线y=x^3-3x^2+1在点(1,-1)处的切线方程为y-(-1)=-3(x-1),即y=-3x+2.类型二:已知斜率,求曲线的切线方程这类题可利用斜率求出切点,再用点斜式方程加以解决。

例如,与直线2x-y+4=0平行的抛物线y=x^2的切线方程为2x-y-1=0.类型三:已知过曲线上一点,求切线方程过曲线上一点的切线,该点未必是切点,故应先设切点,再求切点,即用待定切点法。

例如,求过曲线y=x^3-2x上的点(1,-1)的切线方程。

设想P(x,y)为切点,则切线的斜率为y'|(x=x)=3x^2-2.故所求切线方程为y-(1-2)=(3-2)(x-1),或5x+4y-1=0.类型四:已知两曲线的交点,求切线方程这类题一般需先求出两曲线在交点处的导数,再代入点斜式方程加以解决。

例如,已知曲线y=x^3-x和y=2x-x^2的交点为(1,0),求它们在该点的切线方程。

两曲线在交点处的导数分别为1和-1.故所求切线方程为y-(0)=1(x-1),或y-(0)=-1(x-1),即y=x-1或y=-x+1.类型四:已知过曲线外一点,求切线方程对于这类问题,我们可以先设定切点,再求解切点,使用待定切点法来解决。

例4:求过点(2,0)且与曲线$y=x/(1+x^2)$相切的直线方程。

解:设P(x,y)为切点,则切线的斜率为$y'=\frac{1-x^2}{(1+x^2)^2}$。

导数中的公切线问题--2024年新高考数学一轮复习题型归纳与方法总结 解析版

导数中的公切线问题--2024年新高考数学一轮复习题型归纳与方法总结 解析版

导数中的公切线问题知识点梳理一、公切线问题一般思路两个曲线的公切线问题,主要考查利用导数的几何意义进行解决,关键是抓住切线的斜率进行转化和过渡.主要应用在求公切线方程,切线有关的参数,以及与函数的其他性质联系到一起.处理与切线有关的参数,通常根据曲线、切线、切点的三个关系列出参数的方程并解出参数:①切点处的导数是切线的斜率;②切点在切线上;③切点在曲线上.考法1:求公切线方程已知其中一曲线上的切点,利用导数几何意义求切线斜率,进而求出另一曲线上的切点;不知切点坐标,则应假设两切点坐标,通过建立切点坐标间的关系式,解方程.具体做法为:设公切线在y =f (x )上的切点P 1(x 1,f (x 1)),在y =g (x )上的切点P 2(x 2,g (x 2)),则f ′(x 1)=g ′(x 2)=f x 1 -g x 2x 1-x 2.考法2:由公切线求参数的值或范围问题由公切线求参数的值或范围问题,其关键是列出函数的导数等于切线斜率的方程.题型精讲精练1若直线y =kx +b 是曲线y =e x 的切线,也是曲线y =ln x +2 的切线,则k =______.【解析】设y =kx +b 与y =e x 和y =ln x +2 ,分别切于点x 1,e x 1,x 2,ln x 2+2 ,由导数的几何意义可得:k =e x 1=1x 2+2,即x 2+2=1ex 1,①则切线方程为y -e x 1=e x 1x -x 1 ,即y =e x 1x -e x 1x 1+e x 1,或y -ln x 2+2 =1x 2+2x -x 2 ,即y -ln x 2+2 =1x 2+2x -x 2 ,②将①代入②得y =e x 1x +2e x 1-1-x 1,又直线y =kx +b 是曲线y =e x 的切线,也是曲线y =ln x +2 的切线,则-e x 1x 1+e x 1=2e x 1-1-x 1,即e x 1-1 x 1+1 =0,则x 1=-1或x 1=0,即k =e 0=1或k =e -1=1e ,故答案为1或1e.2已知直线y =kx +b 与函数y =e x 的图像相切于点P x 1,y 1 ,与函数y =ln x 的图像相切于点Q x 2,y 2 ,若x 2>1,且x 2∈n ,n +1 ,n ∈Z ,则n =______.【解析】依题意,可得e x 1=k =1x 2y 1=e x 1=kx 1+by 2=ln x 2=kx 2+b,整理得x 2ln x 2-ln x 2-x 2-1=0令f x =x ln x -ln x -x -1x >1 ,则f x =ln x -1x在1,+∞ 单调递增且f 1 ⋅f 2 <0,∴存在唯一实数m ∈1,2 ,使f m =0f x min =f m <f 1 <0,f 2 =ln2-3<0,f 3 =2ln3-4<0,f 4 =3ln4-5<0,f 5 =4ln5-6>0,∴x 2∈4,5 ,故n =4.【题型训练】1.求公切线方程一、单选题1(2023·全国·高三专题练习)曲线y =1x与曲线y =-x 2的公切线方程为()A.y =-4x +4B.y =4x -4C.y =-2x +4D.y =2x -4【答案】A【分析】画出图象,从而确定正确选项.【详解】画出y =1x,y =-x 2以及四个选项中直线的图象如下图所示,由图可知A 选项符合.故选:A2(2023·全国·高三专题练习)对于三次函数f (x ),若曲线y =f (x )在点(0,0)处的切线与曲线y =xf (x )在点(1,2)处点的切线重合,则f ′(2)=()A.-34B.-14C.-4D.14【答案】B【分析】由f(0)=0得d=0,然后求得f (x),由f (0)=2-01-0求得c=2,设g(x)=xf(x),由g(1)=2得f(1)=2及a+b=0,再由g (1)=2得3a+2b+2=0,解得a,b后可得f (2).【详解】设f(x)=ax3+bx2+cx+d(a≠0),∵f(0)=d=0,∴f(x)=ax3+bx2+cx,∴f′(x)=3ax2+2bx+c∴f′(0)=c=2-01-0=2,设g(x)=xf(x),则g(1)=f(1)=a+b+2=2,即a+b=0⋯⋯①又∵g′(x)=f(x)+xf′(x),∴g′(1)=f(1)+f′(1)=2,∴f′(1)=0,即3a+2b+2=0⋯⋯②由①②可得a=-2,b=2,c=2,∴f′(2)=-14.故选:B.3(2023·全国·高三专题练习)已知函数f x =x ln x,g x =ax2-x.若经过点A1,0存在一条直线l与曲线y=f x 和y=g x 都相切,则a=()A.-1B.1C.2D.3【答案】B【分析】先求得f(x)在A(1,0)处的切线方程,然后与g x =ax2-x联立,由Δ=0求解【详解】解析:∵f x =x ln x,∴f x =1+ln x,∴f 1 =1+ln1=1,∴k=1,∴曲线y=f x 在A1,0处的切线方程为y=x-1,由y=x-1y=ax2-x得ax2-2x+1=0,由Δ=4-4a=0,解得a=1.故选:B4(2023·全国·高三专题练习)已知函数f(x)=x2-4x+4,g(x)=x-1,则f(x)和g(x)的公切线的条数为A.三条B.二条C.一条D.0条【答案】A【分析】分别设出两条曲线的切点坐标,根据斜率相等得到方程8n3-8n2+1=0,构造函数f x =8x3-8x2+1,f x =8x3x-2,研究方程的根的个数,即可得到切线的条数.【详解】设公切线与f x 和g x 分别相切于点m,f m,n,f n,f x =2x-4,g x =-x -2,gn =fm =g n -f m n -m ,解得m =-n -22+2,代入化简得8n 3-8n 2+1=0,构造函数f x =8x 3-8x 2+1,f x =8x 3x -2 ,原函数在-∞,0 ↗,0,23 ↘,23,+∞ ↗,极大值f 0 >0,极小值,f 23<0故函数和x 轴有交3个点,方程8n 3-8n 2+1=0有三解,故切线有3条.故选A .【点睛】这个题目考查了利用导数求函数在某一点处的切线方程;步骤一般为:一,对函数求导,代入已知点得到在这一点处的斜率;二,求出这个点的横纵坐标;三,利用点斜式写出直线方程.考查了函数零点个数问题,即转化为函数图像和x 轴的交点问题.5(2023·全国·高三专题练习)已知函数f x =x 2-2m ,g x =3ln x -x ,若y =f x 与y =g x在公共点处的切线相同,则m =()A.-3B.1C.2D.5【答案】B【分析】设曲线y =f x 与y =g x 的公共点为x 0,y 0 ,根据题意可得出关于x 0、m 的方程组,进而可求得实数m 的值.【详解】设函数f x =x 2-2m ,g x =3ln x -x 的公共点设为x 0,y 0 ,则f x 0 =g x 0 f x 0 =g x 0 ,即x 20-2m =3ln x 0-x 02x 0=3x 0-1x 0>0,解得x 0=m =1,故选:B .【点睛】本题考查利用两函数的公切线求参数,要结合公共点以及导数值相等列方程组求解,考查计算能力,属于中等题.6(2023·全国·高三专题练习)函数f (x )=ln x 在点P (x 0,f (x 0))处的切线与函数g (x )=e x 的图象也相切,则满足条件的切点的个数有A.0个B.1个C.2个D.3个【答案】C【分析】先求直线l 为函数的图象上一点A (x 0,f (x 0))处的切线方程,再设直线l 与曲线y =g (x )相切于点(x 1,e x 1),进而可得ln x 0=x 0+1x 0-1,根据函数图象的交点即可得出结论.【详解】解:∵f (x )=ln x ,∴f ′(x )=1x ,∴x =x 0,f ′(x 0)=1x 0,∴切线l的方程为y-ln x0=1x0(x-x0),即y=1x0x+ln x0-1,①设直线l与曲线y=g(x)相切于点(x1,e x1),∵g (x)=e x,∴e x1=1x0,∴x1=-ln x0.∴直线l也为y-1x0=1x0(x+ln x0)即y=1x0x+ln x0x0+1x0,②由①②得ln x0=x0+1 x0-1,如图所示,在同一直角坐标系中画出y=ln x,y=x+1x-1的图象,即可得方程有两解,故切点有2个.故选:C二、填空题7(2023·吉林长春·长春吉大附中实验学校校考模拟预测)与曲线y=e x和y=-x24都相切的直线方程为.【答案】y=x+1【分析】分别设出直线与两曲线相切的切点,然后表示出直线的方程,再根据切线是同一条直线建立方程求解.【详解】设直线与曲线y=e x相切于点x1,e x1,因为y =e x,所以该直线的方程为y-e x1=e x1x-x 1,即y=e x1x+e x11-x1,设直线与曲线y=-x24相切于点x2,-x224,因为y =-x2,所以该直线的方程为y+x224=-x22x-x2,即y=-x22x+x224,所以e x1=-x22e x11-x1=x224,解得x1=0,x2=-2,所以该直线的方程为y=x+1,故答案为:y=x+1.8(2023·全国·高三专题练习)已知f x =e x-1(e为自然对数的底数),g x =ln x+1,请写出f x 与g x 的一条公切线的方程.【答案】y=ex-1或y=x【分析】假设切点分别为m,e m-1,n,ln n+1,根据导数几何意义可求得公切线方程,由此可构造方程求得m,代入公切线方程即可得到结果.【详解】设公切线与f x 相切于点m,e m-1,与g x 相切于点n,ln n+1,∵f x =e x,g x =1x,∴公切线斜率k=e m=1n;∴公切线方程为:y-e m+1=e m x-m或y-ln n-1=1nx-n,整理可得:y=e m x-m-1e m-1或y=1nx+ln n,∴e m=1nm-1e m+1=-ln n,即m=-ln nm-1e m +1=-ln n,∴m-1e m+1-m=m-1e m-1=0,解得:m=1或m=0,∴公切线方程为:y=ex-1或y=x.故答案为:y=ex-1或y=x.9(2023春·安徽·高三合肥市第六中学校联考开学考试)已知直线l与曲线y=e x、y=2+ln x都相切,则直线l的方程为.【答案】y=x+1或y=ex【分析】分别求出两曲线的切线方程是y=e x1x+e x11-x1和y=1x2x+1+ln x2,解方程e x1=1x2,e x11-x1=1+ln x2,即得解.【详解】解:由y=e x得y =e x,设切点为x1,e x1,所以切线的斜率为e x1,则直线l的方程为:y=e x1x+e x11-x1;由y =2+ln x 得y =1x ,设切点为x 2,2+ln x 2 ,所以切线的斜率为1x 2,则直线l 的方程为:y =1x 2x +1+ln x 2.所以e x 1=1x 2,e x 11-x 1 =1+ln x 2,消去x 1得1x 2-11+ln x 2 =0,故x 2=1或x 2=1e,所以直线l 的方程为:y =x +1或y =ex .故答案为:y =x +1或y =ex 10(2023春·浙江金华·高三浙江金华第一中学校考阶段练习)已知直线y =kx +b 是曲线y =ln 1+x 与y =2+ln x 的公切线,则k +b =.【答案】3-ln2【分析】分别设两条曲线上的切点,写出切线方程,建立方程组,解出切点,计算k +b .【详解】设曲线y =ln 1+x 上切点A x 1,ln 1+x 1 ,y =11+x,切线斜率k =11+x 1,切线方程y -ln 1+x 1 =11+x 1x -x 1 ,即y =11+x 1x -x 11+x 1+ln 1+x 1同理,设曲线y =2+ln x 上切点B x 2,2+ln x 2 ,y =1x,切线斜率k =1x 2,切线方程y -2+ln x 2 =1x 2x -x 2 ,即y =1x 2x +1+ln x 2,所以11+x 1=1x 2-x11+x 1+ln (1+x 1)=1+ln x 2,解得x 1=-12x 2=12,所以k =2,b =1-ln2,k +b =3-ln2.故答案为:3-ln2.2.公切线中的参数问题一、单选题1(2023·陕西渭南·统考一模)已知直线y =ax +b (a ∈R ,b >0)是曲线f x =e x 与曲线g x =ln x +2的公切线,则a +b 等于()A.e +2B.3C.e +1D.2【答案】D【分析】由f x 求得切线方程,结合该切线也是g x 的切线列方程,求得切点坐标以及斜率,进而求得直线y =ax +b ,从而求得正确答案.【详解】设t ,e t 是f x 图象上的一点,f x =e x ,所以f x 在点t ,e t 处的切线方程为y -e t =e t x -t ,y =e t x +1-t e t ①,令g x =1x=e t ,解得x =e -t ,g e -t=ln e -t+2=2-t ,所以2-t -e te -t-t=e t ,1-t =1-t e t ,所以t =0或t =1(此时①为y =ex ,b =0,不符合题意,舍去),所以t =0,此时①可化为y -1=1×x -0 ,y =x +1,所以a +b =1+1=2.故选:D2(2023·陕西榆林·校考模拟预测)若直线l 与曲线y =e x 相切,切点为M x 1,y 1 ,与曲线y =x +32也相切,切点为N x 2,y 2 ,则2x 1-x 2的值为()A.-2B.-1C.0D.1【答案】B【分析】根据导数求出切线的斜率,得到切线方程,根据两切线方程即可得解.【详解】因为直线l 与曲线y =e x 相切,切点为M x 1,y 1 ,可知直线l 的方程为y =e x 1x -x 1 +e x 1=e x 1x +1-x 1 e x 1,又直线l 与曲线y =x +3 2也相切,切点为N x 2,y 2 ,可知直线l 的方程为y =2x 2+3 x -x 2 +x 2+3 2=2x 2+3 x -x 22+9,所以e x 1=2x 2+3 1-x 1 e x 1=-x 22+9,两式相除,可得21-x 1 =3-x 2,所以2x 1-x 2=-1.故选:B3(2023春·河南·高三校联考阶段练习)已知曲线y =x 在点x 0,x 0 0<x 0<14处的切线也与曲线y =e x 相切,则x 0所在的区间是()A.0,14e 4B.14e 4,14e 2C.14e 2,14eD.14e ,14【答案】C【分析】设切线l与曲线y=e x的切点为m,e m,通过导数分别写出切线方程,由两条切线重合得出方程,再通过此方程有解得出结果.【详解】设该切线为l,对y=x求导得y =12x,所以l的方程为y-x0=12x0x-x0,即y=12x0x+x02.设l与曲线y=e x相切的切点为m,e m,则l的方程又可以写为y-e m=e m x-m,即y=e m x+1-me m.所以e m=12x0,x02=1-me m.消去m,可得x0=1+ln2x0,0<x0<1 4,令t=2x0∈0,1,则ln t-t24+1=0.设h t =ln t-t24+1,当0<t<1时,h t =1t-t2>0,所以h t 在0,1上单调递增,又h1e=-14e2<0,h1e=12-14e>0,所以t0=2x0∈1e,1e,所以x0∈14e2,14e.故选:C.4(2023·全国·高三专题练习)若函数f x =2a ln x+1与g x =x2+1的图像存在公共切线,则实数a的最大值为()A.eB.2eC.e22D.e2【答案】A【分析】分别设公切线与g x =x2+1和f(x)=2a ln x+1的切点x1,x21+1,x2,2a ln x2+1,根据导数的几何意义列式,再化简可得a=2x22-2x22ln x2,再求导分析h(x)=2x2-2x2⋅ln x(x >0)的最大值即可【详解】g x =2x,f x =2a x,设公切线与g x =x2+1的图像切于点x1,x21+1,与曲线f(x)=2a ln x+1切于点x2,2a ln x2+1,所以2x1=2ax2=2a ln x2+1-x21+1x2-x1=2a ln x2-x21x2-x1,故a=x1x2,所以2x1=2x1x2ln x2-x21x2-x1,所以x1=2x2-2x2⋅ln x2,因为a=x1x2,故a=2x22-2x22ln x2,设h(x)=2x2-2x2⋅ln x(x>0),则h (x)=2x(1-2ln x),令h (x)=0⇒x=e当h (x)>0时,x∈(0,e),当h (x)<0时,x∈(e,+∞),所以h x 在(0,e)上递增,在(e,+∞)上递减,所以h(x)max=h(e)=e,所以实数a的最大值为e,故选:A.5(2023·湖南郴州·统考模拟预测)定义:若直线l与函数y=f x ,y=g x 的图象都相切,则称直线l为函数y=f x 和y=g x 的公切线.若函数f x =a ln x a>0和g x =x2有且仅有一条公切线,则实数a的值为()A.eB.eC.2eD.2e【答案】C【分析】设直线与g x =x2的切点为x1,x21,然后根据导数的几何意义可推得切线方程为y=2x1x-x21,y=ax2x+a ln x2-1.两条切线重合,即可得出a=4x22-4x22ln x2有唯一实根.构造h x =4x2-4x2ln x x>0,根据导函数得出函数的性质,作出函数的图象,结合图象,即可得出答案.【详解】设直线与g x =x2的切点为x1,x21,因为g x =2x,根据导数的几何意义可知该直线的斜率为2x1,即该直线的方程为y-x21=2x1x-x1,即y=2x1x-x21.设直线与f x =a ln x的切点为(x2,a ln x2),因为f x =ax,根据导数的几何意义可知该直线的斜率为ax2,即该直线的方程为y-a ln x2=ax2x-x2,即y=ax2x+a ln x2-1.因为函数f x =a ln x a>0和g x =x2有且只有一条公切线,所以有2x1=ax2a ln x2-1=-x21 ,即a=4x22-4x22ln x2有唯一实根.令h x =4x2-4x2ln x x>0,则h x =8x-8x ln x-4x=4x1-2ln x.解h x =0,可得x= e.当4x1-2ln x>0时,0<x<e,所以h x 在0,e上单调递增;当4x1-2ln x<0时,x>e,所以h x 在e,+∞上单调递减.所以h x 在x=e处取得最大值h e=4e-4e×12=2e.当x→0时,h x →0,h e =4e2-4e2ln e=0,函数h x 图象如图所示,因为a>0,a=4x2-4x2ln x有唯一实根,所以只有a=2e.故选:C6(2023春·广东汕头·高三汕头市潮阳实验学校校考阶段练习)已知函数f x =2+ln x,g x = a x,若总存在两条不同的直线与函数y=f x ,y=g x 图象均相切,则实数a的取值范围为()A.0,1B.0,2C.1,2D.1,e【答案】B【分析】设函数y=f x ,y=g x 的切点坐标分别为x1,2+ln x1,x2,a x2,根据导数几何意义可得a2=4ln x1+4x1,x1>0,即该方程有两个不同的实根,则设h x =4ln x+4x,x>0,求导确定其单调性与取值情况,即可得实数a的取值范围.【详解】解:设函数f x =2+ln x上的切点坐标为x1,2+ln x1,且x1>0,函数g x =a x 上的切点坐标为x2,a x2,且x2≥0,又f x =1x,g x =a2x,则公切线的斜率k=1x1=a2x2,则a>0,所以x2=a24x21,则公切线方程为y-2+ln x1=1x1x-x1,即y=1x1x+ln x1+1,代入x 2,a x 2 得:a x 2=1x 1x 2+ln x 1+1,则a 22x 1=1x 1⋅a 24x 21+ln x 1+1,整理得a 2=4ln x 1+4x 1,若总存在两条不同的直线与函数y =f x ,y =g x 图象均相切,则方程a 2=4ln x 1+4x 1有两个不同的实根,设h x =4ln x +4x,x >0,则h x =4x⋅x -4ln x +4x2=-4ln xx,令h x =0得x =1,当x ∈0,1 时,h x >0,h x 单调递增,x ∈1,+∞ 时,h x <0,h x 单调递减,又h x =0可得x =1e,则x →0时,h x →-∞;x →+∞时,h x →0,则函数h x 的大致图象如下:所以a >00<a 2<4,解得0<a <2,故实数a 的取值范围为0,2 .故选:B .【点睛】本题考查了函数的公切线、函数方程与导数的综合应用,难度较大.解决本题的关键是,根据公切线的几何意义,设切点坐标分别为x 1,2+ln x 1 ,且x 1>0,x 2,a x 2 ,且x 2≥0,可得k =1x 1=a 2x 2,即有x 2=a 24x 21,得公切线方程为y =1x 1x +ln x 1+1,代入切点x 2,a x 2 将双变量方程a x 2=1x 1x 2+ln x 1+1转化为单变量方程a 22x 1=1x 1⋅a 24x 21+ln x 1+1,根据含参方程进行“参变分离”得a 2=4ln x 1+4x 1,转化为一曲一直问题,即可得实数a 的取值范围.7(2023·全国·高三专题练习)若曲线y =ln x +1与曲线y =x 2+x +3a 有公切线,则实数a 的取值范围()A.2ln2-36,3-ln22B.1-4ln212,3-ln22C.2ln2-36,+∞ D.1-4ln212,+∞【答案】D【分析】分别求出两曲线的切线方程,则两切线方程相同,据此求出a 关于切点x 的解析式,根据解析式的值域确定a 的范围.【详解】设x 1,y 1 是曲线y =ln x +1的切点,设x 2,y 2 是曲线y =x 2+x +3a 的切点,对于曲线y =ln x +1,其导数为y =1x ,对于曲线y =x 2+x +3a ,其导数为y =2x +1,所以切线方程分别为:y -ln x 1+1 =1x 1x -x 1 ,y -x 22+x 2+3a =2x 2+1 x -x 2 ,两切线重合,对照斜率和纵截距可得:1x 1=2x 2+1ln x 1=-x 22+3a,解得3a =ln x 1+x 22=ln 12x 2+1+x 22=-ln 2x 2+1+x 22x 2>-12 ,令h x =-ln 2x +1 +x 2x >-12,hx =-22x +1+2x =4x 2+2x -22x +1=2x +1 2x -1 2x +1=0,得:x =12,当x ∈-12,12时,h x <0,h x 是减函数,当x ∈12,+∞时,h x >0,h x 是增函数,∴h min x =h 12 =14-ln2且当x 趋于-12时,,h x 趋于+∞;当x 趋于+∞时,h x 趋于+∞;∴3a ≥14-ln2,∴a ≥1-4ln212;故选:D .8(2023·河北·统考模拟预测)若曲线f (x )=3x 2-2与曲线g (x )=-2-m ln x (m ≠0)存在公切线,则实数m 的最小值为()A.-6eB.-3eC.2eD.6e【答案】A【分析】求出函数的导函数,设公切线与f x 切于点x 1,3x 21-2 ,与曲线g x 切于点x 2,-2-m ln x 2 ,x 2>0 ,即可得到m =-6x 1x 2,则x 1=0或x 1=2x 2-x 2ln x 2,从而得到m =12x 22ln x 2-12x 22,在令h x =12x 2ln x -12x 2,x >0 ,利用导数求出函数的最小值,即可得解;【详解】因为f (x )=3x 2-2,g (x )=-2-m ln x (m ≠0),所以f (x )=6x ,g (x )=-mx,设公切线与f x 切于点x 1,3x 21-2 ,与曲线g x 切于点x 2,-2-m ln x 2 ,x 2>0 ,所以6x 1=-m x 2=-2-m ln x 2-3x 21-2 x 2-x 1=-m ln x 2-3x 21x 2-x 1,所以m =-6x 1x 2,所以6x 1=6x 1x 2ln x 2-3x 21x 2-x 1,所以x 1=0或x 1=2x 2-x 2ln x 2,因为m ≠0,所以x 1≠0,所以x 1=2x 2-x 2ln x 2,所以m =-62x 2-x 2ln x 2 x 2=12x 22ln x 2-12x 22,令h x =12x 2ln x -12x 2,x >0 ,则h x =12x 2ln x -1 ,所以当0<x <e 时h x <0,当x >e 时h x >0,所以h x 在0,e 上单调递减,在e ,+∞ 上单调递增,所以h x min =h e =-6e ,所以实数m 的最小值为-6e.故选:A【点睛】思路点睛:涉及公切线问题一般先设切点,在根据斜率相等得到方程,即可找到参数之间的关系,最后构造函数,利用导数求出函数的最值.二、多选题9(2023·湖北·统考模拟预测)若存在直线与曲线f x =x 3-x ,g x =x 2-a 2+a 都相切,则a 的值可以是()A.0B.-24C.log 27D.e π+πe【答案】ABC【分析】设该直线与f x 相切于点x 1,x 31-x 1 ,求出切线方程为y =3x 21-1 x -2x 31,设该直线与g x 相切于点x 2,x 22-a 2+a ,求出切线方程为y =2x 2x -x 22-a 2+a ,联立方程组,得到-a 2+a =94x 41-2x 31-32x 21+14,令h x =94x 4-2x 3-32x 2+14,讨论h x 的单调性,从而得到最值,则可得到-a 2+a ≥-1,解出a 的取值范围,四个选项的值分别比较与区间端点比较大小即可判断是否在区间内.【详解】设该直线与f x 相切于点x 1,x 31-x 1 ,因为f x =3x 2-1,所以f x 1 =3x 21-1,所以该切线方程为y -x 31-x 1 =3x 21-1 x -x 1 ,即y =3x 21-1 x -2x 31.设该直线与g x 相切于点x 2,x 22-a 2+a ,因为g x =2x ,所以g x 2 =2x 2,所以该切线方程为y -x 22-a 2+a =2x 2x -x 2 ,即y =2x 2x -x 22-a 2+a ,所以3x 21-1=2x 2-2x 31=-x 22-a 2+a ,所以-a 2+a =x 22-2x 31=3x 21-122-2x 31=94x 41-2x 31-32x 21+14,令h x =94x 4-2x 3-32x 2+14,∴h x =9x 3-6x 2-3x ,所以当x ∈-∞,-13 ∪0,1 时,hx <0;当x ∈-13,0 ∪1,+∞ 时,h x >0;∴h x 在-∞,-13和0,1 上单调递减;在-13,0 和1,+∞ 上单调递增;又h -13 =527,h 1 =-1,所以h x ∈-1,+∞ ,所以-a 2+a ≥-1,解得1-52≤a ≤1+52,所以a 的取值范围为1-52,1+52,所以A 正确;对于B ,-24-1-52=25-2+2 4>0,所以1-52<-24<0,所以B 正确;对于C ,因为0<log 27<log 222=32<1+52,所以C 正确;对于D ,因为e π+πe>2e π⋅πe=2>1+52,所以D 不正确.故选:ABC10(2023·全国·高三专题练习)函数f x =ln x +1,g x =e x -1,下列说法正确的是( ).(参考数据:e 2≈7.39,e 3≈20.09,ln2≈0.69,ln3≈1.10)A.存在实数m ,使得直线y =x +m 与y =f x 相切也与y =g x 相切B.存在实数k ,使得直线y =kx -1与y =f x 相切也与y =g x 相切C.函数g x -f x 在区间23,+∞ 上不单调D.函数g x -f x 在区间23,+∞上有极大值,无极小值【答案】AB【分析】对AB ,设直线与y =f x 、y =g x 分别切于点P x 1,y 1 ,Q x 2,y 2 ,利用点在线上及斜率列方程组,解得切点即可判断;对CD ,令h x =g x -f x ,由二阶导数法研究函数单调性及极值.【详解】对AB ,设直线l 与y =f x 、y =g x 分别切于点P x 1,y 1 ,Q x 2,y 2 ,f x =1x,gx =ex,则有y1=f x1=ln x1+1y2=g x2=e x2-1y1-y2x1-x2=1x1=e x2⇒ln x1+1-e x2-1x1-x2=e x2⇒-x2+1-e x2-11e x2-x2=e x2⇒e x2-1x2-1=0,解得x2=0或x2=1.当x2=0,则y2=0,x1=1,y1=1,公切线为y=x,此时存在实数m=0满足题意;当x2=1,则y2=e-1,x1=1e,y1=0,公切线为y=e x-1e=ex-1,此时存在实数k=1满足题意,AB对;对CD,令h x =g x -f x =e x-ln x-2,x∈0,+∞,则m x =h x =e x-1 x,由m x =e x+1x2>0得h x 在0,+∞单调递增,由h23=e23-32=e2-278e232+32e23+94>0得,x∈23,+∞时,h x >0,h x 单调递增,CD错.故选:AB.三、填空题11(2023·全国·高三专题练习)若曲线y=ax2与y=ln x有一条斜率为2的公切线,则a= .【答案】1ln2e【分析】根据导数的几何意义以及切线方程的求解方法求解.【详解】设公切线在曲线y=ax2与y=ln x上的切点分别为A(x1,y1),B(x2,y2),由y=ln x可得y =1x,所以1x2=2,解得x2=12,所以y2=ln x2=-ln2,则B12,-ln2 ,所以切线方程为y+ln2=2x-1 2,又由y=ax2,可得y =2ax,所以2ax1=2,即ax1=1,所以y1=ax21=x1,又因为切点A(x1,y1),也即A(x1,x1)在切线y+ln2=2x-1 2上,所以x1+ln2=2x1-1 2,解得x1=ln2+1,所以a =1x 1=1ln2+1=1ln2e .故答案为:1ln2e.12(2023·河北唐山·统考三模)已知曲线y =ln x 与y =ax 2a >0 有公共切线,则实数a 的取值范围为.【答案】12e,+∞【分析】设公切线与曲线的切点为x 1,ln x 1 ,x 2,ax 22 ,利用导数的几何意义分别求y =ln x 和y =ax 2上的切线方程,由所得切线方程的相关系数相等列方程求参数关系,进而构造函数并利用导数研究单调性求参数范围.【详解】设公切线与曲线y =ln x 和y =ax 2的切点分别为x 1,ln x 1 ,x 2,ax 22 ,其中x 1>0,对于y =ln x 有y =1x ,则y =ln x 上的切线方程为y -ln x 1=1x 1x -x 1 ,即y =xx 1+ln x 1-1 ,对于y =ax 2有y =2ax ,则y =ax 2上的切线方程为y -ax 22=2ax 2x -x 2 ,即y =2ax 2x -ax 22,所以1x 1=2ax 2ln x 1-1=-ax 22,有-14ax21=ln x 1-1,即14a=x 21-x 21ln x 1x 1>0 ,令g x =x 2-x 2ln x ,g x =x -2x ln x =x 1-2ln x ,令gx =0,得x =e 12,当x ∈0,e12时,g x >0,g x 单调递增,当x ∈e 12,+∞ 时,g x <0,g x 单调递减,所以g x max =g e12=12e ,故0<14a ≤12e ,即a ≥12e.∴正实数a 的取值范围是12e,+∞.故答案为:12e,+∞.13(2023·浙江金华·统考模拟预测)若存在直线l 既是曲线y =x 2的切线,也是曲线y =a ln x 的切线,则实数a 的最大值为.【答案】2e【分析】设切线与两曲线的切点分别为(n ,n 2),(m ,a ln m ),根据导数的几何意义分别求出切线方程,可得a4m2=1-ln m,由题意可知a4=m2(1-ln m)有解,故令g(x)=x2(1-ln x),(x>0),利用导数求得其最值,即可求得答案.【详解】由题意知两曲线y=x2与y=a ln x,(x>0)存在公切线,a=0时,两曲线y=x2与y=0,(x>0),不合题意;则y=x2的导数y =2x,y=a ln x的导数为y =a x,设公切线与y=x2相切的切点为(n,n2),与曲线y=a ln x相切的切点为(m,a ln m),则切线方程为y-n2=2n(x-n),即y=2nx-n2,切线方程也可写为y-a ln m=am(x-m),即y=amx-a+a ln m,故2n=am-n2=-a+a ln m,即a24m2=a-a ln m,即a4m2=1-ln m,即a4=m2(1-ln m)有解,令g(x)=x2(1-ln x),(x>0),则g (x)=2x(1-ln x)+x2-1 x=x(1-2ln x),令g (x)=0可得x=e,当0<x<e时,g (x)>0,当x>e时,g (x)<0,故g(x)在(0,e)是增函数,在(e,+∞)是减函数,故g(x)的最大值为g(e)=e 2,故a4≤e2,所以a≤2e,即实数a的最大值为2e,故答案为:2e。

高中数学导数应用于曲线切线与极值问题

高中数学导数应用于曲线切线与极值问题

高中数学导数应用于曲线切线与极值问题在高中数学中,导数是一个非常重要的概念,它不仅是微积分的基础,也是解决曲线切线与极值问题的关键。

本文将从数学的角度出发,结合具体题目,详细介绍导数在曲线切线和极值问题中的应用,帮助高中学生和他们的父母更好地理解和掌握这一知识点。

一、曲线切线问题曲线切线问题是导数应用的一个重要方向。

我们知道,曲线上的一点处的切线斜率等于该点处的导数值。

因此,要求曲线在某一点处的切线方程,只需要求出该点的导数值即可。

例如,考虑函数f(x) = x^2在点x = 2处的切线方程。

首先,我们需要求出函数f(x)的导数。

根据导数的定义,有f'(x) = 2x。

然后,我们计算x = 2处的导数值,即f'(2) = 2*2 = 4。

因此,曲线在点x = 2处的切线斜率为4。

接下来,我们需要确定切线经过的点。

由于切线与曲线在该点处相切,所以切线经过点(2, f(2))。

由于f(x) = x^2,所以f(2) = 2^2 = 4。

因此,切线经过点(2, 4)。

综合上述信息,我们可以得到曲线在点x = 2处的切线方程为y - 4 = 4(x - 2)。

除了求曲线在某一点处的切线方程外,还有一种常见的曲线切线问题是求曲线与直线的切点坐标。

这种问题常常涉及到解方程。

例如,考虑函数f(x) = x^2与直线y = 2x + 1的切点坐标。

我们需要找到一个点(x, y),使得该点既在曲线上,又在直线上。

根据切点的定义,该点处的切线既是曲线的切线,又是直线的切线。

因此,该点处的切线斜率既等于曲线在该点处的导数值,又等于直线的斜率。

对于函数f(x) = x^2,其导数为f'(x) = 2x。

直线y = 2x + 1的斜率为2。

因此,我们需要求解方程2x = 2,得到x = 1。

将x = 1代入曲线方程f(x) = x^2,得到y = 1^2 = 1。

因此,曲线与直线的切点坐标为(1, 1)。

导数的运用之切线的相关问题

导数的运用之切线的相关问题

4x−y −2 = 0 平行, 所以 f 故切线方程为 y − 1 + ln2
=′(x40)(x=−4,12即),
由 f (x)
1 x0
+2
=
即 4x −
= lnx+2x, 可得
4,
解得
x0
=
1 2
,
y − ln2 − 1 = 0.
f ′(x)
=
1 x
从而 y0 =
+ f
2, (1
2
因为切线与
)
=
ln
1 2
+ 1.
(2) 设切点坐标为 (m, n), 由切线与 x − y − 3 = 0 垂直可得 f ′(m) = −1, 即
导数微专题系列
3
徐良宗 (13859270025)
福建南靖第一中学
高中数学
1 m
+
2
=
−1,
解得
m
=

1 3
.
因为
m

(0,
+∞),

m
=

1 3
不在定义域中,
因此不存在一点,
解析 因为 f (1) = e, 所以切点坐标为 (1, e), 又 f ′(x) = 3ex + (3x − 2)ex = (3x + 1)ex.
从而 f ′(1) = 4e, 故所求切线方程为 y − e = 4e(x − 1), 即 4ex − y − 3e = 0.
请听徐说 当切点已知时, 求切线方程是切线问题中较简单的一类问题, 体会切点 分别代入到函数与导函数中所起到的作用, 体会切点横坐标在切线问题中的关键作用.

导数专题:导数与曲线切线问题的6种常见考法(解析版)

导数专题:导数与曲线切线问题的6种常见考法(解析版)

导数专题:导数与曲线切线问题的6种常见考法一、求曲线“在”与“过”某点的切线1、求曲线“在”某点处的切线方程步骤第一步(求斜率):求出曲线在点()()00,x f x 处切线的斜率0()f x '第二步(写方程):用点斜式000()()()y f x f x x x '-=-第三步(变形式):将点斜式变成一般式。

2、求曲线“过”某点处的切线方程步骤(此类问题的点不一定是切点)第一步:设切点为()()00,Q x f x ;第二步:求出函数()y f x =在点0x 处的导数0()f x ';第三步:利用Q 在曲线上和0()PQ f x k '=,解出0x 及0()f x ';第四步:根据直线的点斜式方程,得切线方程为000()()()y f x f x x x '-=-.二、公切线问题研究曲线的公切线,一般是分别设出两切点,写出两切线方程,然后再使用这两个方程表示同一条直线,但要注意以下两个方面:(1)两个曲线有公切线,且切点是同一点;(2)两个曲线有公切线,但是切点不是同一点。

三、切线条数问题求曲线的切线条数一般是设出切点()(),t f t ,由已知条件整理出关于t 的方程,把切线问条数问题转化为关于t 的方程的实根个数问题。

四、已知切线求参数问题此类问题常见的考查形式有两种,一是判断符合条件的切线是否存在,二是根据切线满足条件求参数的值或范围。

常用的求解思路是把切线满足条件转化为关于斜率或切点的方程或函数,再根据方程的根的情况或函数性质去求解。

题型一“在”点求切线问题【例1】函数2()ln 2f x x x x =++在点()()1,1f 处的切线方程为()A.33y x =-B.3y x =C.31y x =+D.33y x =+【答案】B【解析】因为2()ln 2f x x x x =++,所以()1ln 2f x x x=++'()13f '∴=,又()13f =,∴曲线()y f x =在点()()1,1f 处的切线方程为33(1)y x -=-,即3y x =.故选:B.【变式1-1】已知函数()f x 满足()()3211f x x f x =-'⋅+.(1)求()1f '的值;(2)求()f x 的图象在2x =处的切线方程.【答案】(1)()11f '=;(2)8110x y --=【解析】(1)因为()()3211f x x f x =-'⋅+,则()()2321f x x f x ''=-,所以,()()1321f f ''=-,解得()11f '=.(2)由(1)可知()321f x x x =-+,则()232f x x x '=-,则()25f =,()28f '=,因此,()f x 的图象在2x =处的切线方程为()582y x -=-,即8110x y --=.【变式1-2】若曲线2y x ax b =++在点(0,)P b 处的切线方程为10x y -+=,则a ,b 的值分别为()A.1,1B.1-,1C.1,1-D.1-,1-【答案】A【解析】因为2y x a '=+,所以0|x y a='=曲线2y x ax b =++在点(0,)b 处的切线10x y -+=的斜率为1,1a ∴=,又切点(0,)b 在切线10x y -+=上,010b ∴-+=1b ∴=.故选:A.【变式1-3】已知函数()2ln f x a x x =+的图象在1x =处的切线方程为30x y b -+=,则a b +=()A.2-B.1-C.0D.1【答案】B【解析】因为()2ln f x a x x =+,所以()2af x x x'=+.又()f x 的图象在1x =处的切线方程为30x y b -+=,所以()123f a '=+=,解得1a =,则()2ln f x x x =+,所以()11f =,代入切线方程得310b -+=,解得2b =-,故1a b +=-.故选:B.题型二“过”点求切线问题【例2】(多选)已知曲线()()3211f x x =++,则曲线过点()0,3P 的切线方程为()A.630x y +-=B.630x y -+=C.5260x y -+=D.3260x y -+=【答案】BD【解析】设切点坐标为()()300,211x x ++,()()261f x x '=+,∴切线斜率为()()20061k f x x '==+切线方程为()()()2003012161y x x x x ⎤=+-++⎦-⎡⎣曲线过点()0,3P ,代入得()()()20030362111x x x ⎡⎤++⎣=--⎦+可化简为()()032001113x x x +-+=,即3020023x x -=-,解得00x =或032x =-则曲线过点()0,3P 的切线方程为630x y -+=或3260x y -+=故选:BD【变式2-1】过原点的直线,m n 与分别与曲线()e xf x =,()lng x x =相切,则直线,m n 斜率的乘积为()A.-1B.1C.eD.1e【答案】B【解析】设()(),f x g x 的切点分别为()()1122,e ,,ln xx x x ,由题意可得()e xf x '=,()1g x x'=,所以()f x 在1x x =处的切线为()111e e x xy x x -=-,()g x 在2x x =处的切线为()2221ln y x x x x -=-,又因为两条切线过原点,所以()()1112220e e 010ln 0x x x x x x ⎧-=-⎪⎨-=-⎪⎩,解得121e x x =⎧⎨=⎩,所以直线,m n 斜率的乘积为()()1121e 1ef xg x ''=⨯=,故选:B【变式2-2】设点P 是曲线e e e ex xx x y ---=+上任意一点,直线l 过点P 与曲线相切,则直线l 的倾斜角的取值范围为______.【答案】π0,4⎛⎤⎥⎦⎝【解析】设直线l 的倾斜角为α2e e e e 4(e e e e e e x x x x x x x x x x y y -------''=∴=+++=()0e e 1x x y -≥∴≤<'+2][]tan (0,1,0,ααπ∴∈∈π0,4α⎛⎤∴∈ ⎥⎦⎝【变式2-3】过点()1,0作曲线e x y =的两条切线,则这两条切线的斜率之和为______.【答案】2e 1-【解析】0x >时,e x y =,设切点()11,ex x ,则11e ,e x xy k==',切线()1111:e e x xl y x x -=-过()1,0,()111e e 1x x x ∴-=-,2112,e x k ∴==,0x ≤时,e x y -=,切点()22,e xx -,22e ,e x x y k --=-=-',切线()2222:ee x x l y x x ---=--过()1,0,()222e e 1x x x --∴-=--,220,1x k ∴==-,故212e 1k k +=-.故答案为:2e 1-.题型三切线的条数问题【例3】若过点()0,(0)b b >只可以作曲线e xxy =的一条切线,则b 的取值范围是__________.【答案】24,e ∞⎛⎫+⎪⎝⎭【解析】函数e x x y =的定义域为R ,则1e x x y -'=,设切点坐标为000,e x x x ⎛⎫ ⎪⎝⎭,则切线斜率为001e x x k -=,故切线方程为:()000001e e x x x x y x x --=-,又切线过点()0,(0)b b >,则()000200001e e e x x x x x x b x b --=-⇒=,设()2ex x h x =,则()()20e xx x h x -'==得,0x =或2x =,则当(),0x ∈-∞时,()0h x '<,函数()h x 单调递减,当()0,2x ∈时,()0h x '>,函数()h x 单调递增,当()2,x ∈+∞时,()0h x '<,函数()h x 单调递减,所以()()2400,2e h h ==,又x →-∞时,()h x →+∞,x →+∞时,()0h x →,所以02ex x b =有且只有一个根,且0b >,则24e b >,故b 的取值范围是24,e ∞⎛⎫+ ⎪⎝⎭.故答案为:24,e ∞⎛⎫+⎪⎝⎭.【变式3-1】若曲线(2)e x y x a =-有两条过坐标原点的切线,则实a 的取值范围为______.【答案】(,0)(8,)-∞⋃+∞【解析】设切点坐标为:00(,)x y ,(22)e x y x a '=+-,所以切线斜率为00(22)e x k x a =+-,即切线方程为0000(2)e (22)e ()x xy x a x a x x --=+--,又切线过坐标原点,所以00000(2)e (22)e (0)x x x a x a x --=+--,整理得20020x ax a -+=,又曲线有两条过坐标原点的切线,所以该方程有两个解,所以280a a ∆=->,解得(,0)(8,).a ∈-∞⋃+∞故答案为:(,0)(8,).-∞⋃+∞【变式3-2】已知过点(),0A a 可以作曲线()2e xy x =-的两条切线,则实数a 的取值范围是()A.()2,+∞B.()(),e 2,∞∞--⋃+C.()(),22,∞∞--⋃+D.()(),12,-∞-+∞【答案】C【解析】设切点是()00,P x y ,0R x ∈,即()0002e x y x =-,而()1exy x '=-故切线斜率()001e x k x =-,切线方程是()()()00002e 1e x xy x x x x --=--,又因为切线经过点(),0A a ,故()()()00002e 1e x xx x a x --=--,显然01x ≠,则()0000021111x a x x x x -=+=-+--,在01x ≠上有两个交点,令01x x =-,设()1,0h x x x x =+≠,则()222111x h x x x-=-=',令()0h x '=得11x =-,21x =,所以当(),1x ∈-∞-时,()0h x '>,()h x 单调递增,当()1,0x ∈-时,()0h x '<,()h x 单调递减,当()0,1x ∈时,()0h x '<,()h x 单调递减,当()1,x ∈+∞时,()0h x '>,()h x 单调递增,又()12h -=-,()12h =,且x →-∞时,()h x →-∞,0x -→时,()h x →-∞,0x +→时,()h x →+∞,x →+∞时,()h x →+∞,所以()a h x =有两个交点,则2a >或2a <-,故实数a 的取值范围是()(),22,∞∞--⋃+.故选:C.【变式3-3】已知函数()326f x x x =-,若过点()1,P t 可以作出三条直线与曲线()f x 相切,则t 的取值范围是()A.()5,4--B.()4,3--C.()3,2--D.()2,1--【答案】A【解析】设过点()1,P t 的切线与()f x 相切于点()32,6m m m -,()2312f x x x '=-,()2312f m m m '∴=-,则切线方程为:()()()3226312y m m m m x m --=--,又切线过点()1,P t ,()()()23232312162912t m m m m m m m m ∴=--+-=-+-,令()322912g m m m m =-+-,则问题等价于y t =与()g m 有三个不同的交点,()()()261812612g m m m m m '=-+-=---,∴当()(),12,m ∈-∞+∞时,()0g m '<;当()1,2m ∈时,()0g m '>;()g m ∴在()(),1,2,-∞+∞上单调递减,在()1,2上单调递增,又()15g =-,()24g =-,由此可得()g m 图象如下图所示,由图象可知:当()5,4t ∈--时,y t =与()g m 有三个不同的交点,即当()5,4t ∈--时,过点()1,P t 可以作出三条直线与曲线()f x 相切.故选:A.题型四两曲线的公切线问题【例4】若直线1:2l y kx b k ⎛⎫=+> ⎪⎝⎭与曲线1()e x f x -=和()ln(1)g x x =+均相切,则直线l 的方程为___.【答案】y x=【解析】设()f x ,()g x 上的切点分别为()111,ex A x -,()()22,ln 1B x x+,由()1e xf x -'=,()11g x x '=+,可得1121e 1x k x -==+,故()f x 在A 处的切线方程为()()1111111111ee e e 1x x x x y x x y x x -----=-⇒=+-,()g x 在B 处的切线方程为()()()222222211ln 1ln 1111x y x x x y x x x x x -+=-⇒=++-+++,由已知()()()111122121221e 1ln 11e 1ln 11x x x x x x x x x --⎧=⇒-=+⎪+⎪⎨⎪-=+-⎪+⎩,所以()()()22222222221ln 1ln 1ln 11111x x x x x x x x x x ⎛⎫+=+-⇒=+ ⎪++++⎝⎭,故20x =或()2ln 11x +=,而()222111ln 111e 1e 2x x x +=⇒+=⇒=<+,不合题意舍去,故20x =,此时直线l 的方程为y x =.故答案为:y x =.【变式4-1】已知函数()e xf x =与函数()lng x x b =+存在一条过原点的公共切线,则b =________.【答案】2【解析】设该公切线过函数()e xf x =、函数()lng x x b =+的切点分别为()11,ex x ,()22,ln b x x +.因为()e xf x '=,所以该公切线的方程为()1111111e e e e ex x x x x y x x x x =-+=+-同理可得,该公切线的方程也可以表示为()2222211ln ln 1y x x x b x x b x x =-++=⋅++-因为该公切线过原点,所以()112121e e 10ln 10x x xx x b ⎧=⎪⎪⎪-=⎨⎪+-=⎪⎪⎩,解得1211,e ,2x x b ===.故答案为:2【变式4-2】函数()bf x ax x =+的图象在点(1,3)处的切线也是抛物线213x y =的切线,则a b -=()A.1B.3C.6D.2【答案】C【解析】()bf x ax x =+,则2()b f x a x '=-,则在点(1,3)处的切线的斜率为12(1)1bk f a a b '==-=-,213x y =,则6y x '=,则在点(1,3)处的切线的斜率为26k =,函数()bf x ax x =+的图象在点(1,3)处的切线也是抛物线213x y =的切线,则12k k =,即6a b -=,故选:C.【变式4-3】若曲线e x y a =与曲线y ==a __________.【解析】令()e x f x a =,()g x ()e xf x a '=,()g x '=设()f x 与()g x 的公共点为()00,x y ,()f x 与()g x 在公动点处有相同的切线,()()()()0000f x g x f x g x '⎧=∴'⎪⎨=⎪⎩,即00e e x x a a ⎧=⎪⎨⎪=⎩=012x =,12e a ∴=a ==题型五切线平行、垂直问题【例5】若曲线ln x ay x+=在点()1,a 处的切线与直线:250l x y -+=垂直,则实数=a ().A.12B.1C.32D.2【答案】C 【解析】因为21ln x ay x --'=,所以曲线ln x ay x+=在点()1,a 处的切线的斜率为()111k f a ='=-,直线l 的斜率22k =,由切线与直线l 垂直知121k k =-,即()211a -=-,解得32a =.故选:C.【变式5-1】已知曲线y =y x =--24垂直的曲线的切线方程为_________.【答案】2250x y -+=【解析】设切点为(),m n ,因为y =y '=,因为曲线的切线与直线y x =--24垂直,()21-=-,解得25m =,又点(),m n在曲线y =25n ==,所以切点坐标为()25,25,所以曲线y =y x =--24垂直的切线方程为:()125252y x -=-,即2250x y -+=,故答案为:2250x y -+=.【变式5-2】若曲线s n e i =+x y x a 存在两条互相垂直的切线,则a 的取值范围是________.【答案】()(),00,∞-+∞U 【解析】由题知,令()e sin x f x a x =+,则()e cos xf x a x '=+.若函数曲线存在两条互相垂直的切线则可得1x ∃,2x ,()()121f x f x ''⋅=-.当0a =时,()21e 0,xx x f x '=>⇒∀,()()120f x f x ''>,与题目矛盾;当0a ≠时,由()e 0,xy =∈+∞,cos y a x a=≥-可得()f x '的值域是(),a -+∞故12,x x ∃,使得()()1,0f x a '∈-,()210,f x a ⎛⎫'∈ ⎪ ⎪⎝⎭,()()121f x f x ''⋅=-.故答案为:()(),00,∞-+∞U .【变式5-3】曲线33y x x =-+在点P 处的切线平行于直线21y x =-,则点P 的坐标为______.【答案】()1,3或()1,3-【解析】由已知得231y x '=-,令2y '=,则2312x -=,解得1x =或=1x -,所以()1,3P 或()1,3P -.经检验,点()1,3P 与()1,3P -均符合题意.故答案为:()1,3或()1,3-【变式5-4】若曲线()21ln 2f x x x ax =++存在与直线50x y -=平行的切线,则实数a 的最大值为______.【答案】3【解析】()()10f x x a x x=++>,因为曲线()21ln 2f x x x ax =++存在与直线50x y -=平行的切线,所以15x a x ++=在()0,∞+有解.即15a x x ⎛⎫=-+ ⎪⎝⎭在()0,∞+有解.设()15g x x x⎛⎫=-+ ⎪⎝⎭,()0,x ∈+∞,则()1553g x x x ⎛⎫=-+≤-= ⎪⎝⎭,当且仅当1x x=,即1x =时等号成立,即()3g x ≤.所以3a ≤,即a 的最大值为3.故答案为:3题型六与切线有关的最值问题【例6】若动点P 在直线1y x =+上,动点Q 在曲线22x y =-上,则|PQ |的最小值为()A.14B.4C.22D.18【答案】B【解析】设与直线1y x =+平行的直线l 的方程为y x m =+,∴当直线l 与曲线22x y =-相切,且点Q 为切点时,P ,Q 两点间的距离最小,设切点()00,Q x y ,22x y =-,所以212y x =-,y x ∴'=-,0011x x ∴-=⇒=-,012y ∴=-,∴点11,2Q ⎛⎫-- ⎪⎝⎭,∴直线l 的方程为12y x =+,,P Q ∴两点间距离的最小值为平行线12y x =+和1y x =+间的距离,,P Q ∴24=.故选:B .【变式6-1】在平面直角坐标系xOy 中,P 是曲线24x y =上的一个动点,则点P 到直线40x y ++=的距离的最小值是_____.【答案】2【解析】设直线0x y b ++=与214y x =相切,则切线的斜率为1-且12y x '=,令112y x '==-,则2x =-,即切点的横坐标为2-,将2x =-,代入214y x =,可得1y =,即切点坐标为()2,1-,所以点P 到直线40x y ++=的距离的最小值即为()2,1-到直线的距离,即2d =,故答案为:【变式6-2】已知P 为直线210x y +-=上的一个动点,Q 为曲线423242210x x y x x --++=上的一个动点,则线段PQ 长度的最小值为______.【解析】直线210x y +-=可化为:1122y x =-+.对于曲线423242210x x y x x --++=.当0x =时,代入10=不成立,所以0x ≠.所以423242210x x y x x --++=可化为22112122y x x x =-++,导数为31142y x x -'=-所以线段PQ 的最小值即为与1122y x =-+平行的直线与423242210x x y x x --++=相切时,两平行线间的距离.设切点(),Q m n .由题意可得:322111422112122m m n m m m ⎧--=-⎪⎪⎨⎪=-++⎪⎩,即32214112122m m n m m m ⎧=⎪⎪⎨⎪=-++⎪⎩,解得:234m n ⎧=⎪⎪⎨⎪=-⎪⎩或234m n ⎧=-⎪⎪⎨⎪=+⎪⎩.当Q ⎝⎭时,PQ当,324Q ⎛-+ ⎝⎭时,PQ =综上所述:线段PQ.【变式6-3】点P 是曲线2ln y x x =-上任意一点,且点P 到直线y x a =+的距离的a 的值是__________.【答案】2-【解析】由题设12y x x '=-且0x >,令0'>y ,即22x >;令0'<y ,即202x <<,所以函数2ln y x x =-在0,2⎛⎝⎭上单调递减,在,2⎫+∞⎪⎪⎝⎭上单调递增,且12|ln 022x y ->,如图所示,当P 为平行于y x a =+并与曲线2ln y x x =-相切直线的切点时,距离最近.令1y '=,可得12x =-(舍)或1x =,所以1|1x y ==,则曲线上切线斜率为1的切点为(1,1)P ,=2a =(舍去)或2-,故答案为:2-.。

导数的切线问题(一)

导数的切线问题(一)

导数的切线问题(一)导数的切线问题引言导数的切线问题是微积分中的重要问题之一,涉及到函数的切线与导数的关系。

在这篇文章中,我们将探讨导数的切线问题,并列举一些相关问题以及解释说明。

相关问题以下是与导数的切线问题相关的一些问题:•什么是导数?解释导数的定义和几何意义。

•切线与导数的关系如何?讨论切线与导数的几何关系,为什么导数可以表示切线的斜率。

•如何求解切线方程?介绍求解切线方程的方法,包括使用导数和函数的特定点。

•如何确定切点?解释如何确定切线与函数曲线的交点,即切点。

•如何利用切线问题解决实际应用?举例说明如何使用导数和切线问题解决实际应用中的相关问题,比如最优化问题等。

解释说明•什么是导数?导数表示函数在某一点处的变化率。

它的定义是函数在该点处的极限值,也可以理解为切线的斜率。

导数描述了函数的局部性质,可以用来分析函数曲线的变化情况。

•切线与导数的关系如何?在函数图像上,切线是通过某个点与函数曲线相切且方向与曲线趋势相近的直线。

该切线的斜率等于函数在该点处的导数值。

换句话说,导数可以用来表示函数曲线上某点的切线斜率。

•如何求解切线方程?求解切线方程的一种常用方法是使用导数。

首先,计算函数在给定点处的导数值。

然后,根据切线的斜率和给定点的坐标,使用点斜式或斜截式等方程形式得到切线方程。

•如何确定切点?切点是切线与函数曲线的交点,它是切线方程和函数方程的解。

解题时,将切线方程和函数方程相等,然后解方程组,可以得到切点的坐标值。

•如何利用切线问题解决实际应用?切线问题在实际应用中有着广泛的应用,比如确定函数的最值、优化问题等。

通过分析函数的切线和导数的性质,可以帮助我们解决实际问题,并找到最优解或特定点的性质。

以上是关于导数的切线问题的相关问题的列举和解释说明。

通过深入研究这些问题,可以更好地理解导数与切线的关系,并且应用于实际问题的求解过程中。

了解导数的切线问题是学习微积分的重要一步,也是理解函数变化和优化的基础。

导数中的切线与零点问题

导数中的切线与零点问题

切线、零点问题一、导数与切线 ● 要点概括①函数 y=f(x) 在一点 x=x 0 处的导数 f'(x 0) 的几何意义就是曲线 y=f(x) 在点 (x 0,f(x 0)) 处的切线的斜率。

②对于求曲线上某切点的切线方程可直接利用导数的几何意义求切线斜率,再利用点斜式求解.③求过曲线外一点的切线方程可利用设切点坐标构造切线方程再联立曲线方程求切点坐标,再求切线方程. ● 真题赏析【2012广东】曲线y=x 3-x+3在点(1,3)处的切线方程为 . 【2010辽宁】已知点P 在曲线y=41xe +上,a 为曲线在点P 处的切线的倾斜角,则a 的取值范围是(A)[0,4π) (B)[,)42ππ 3(,]24ππ (D) 3[,)4ππ【2009安徽卷】已知函数()f x 在R 上满足2()2(2)88f x f x x x =--+-,则曲线()y f x =在点(1,(1))f 处的切线方程是(A )21y x =- (B )y x = (C )32y x =- (D )23y x =-+【2009江西】若存在过点(1,0)的直线与曲线3y x =和21594y ax x =+-都相切,则a 等于 A .1-或25-64 B .1-或214 C .74-或25-64D .74-或7【2008海南】设函数1()()f x ax a b x b=+∈+Z ,,曲线()y f x =在点(2(2))f ,处的切线方程为y =3.(Ⅰ)求()f x 的解析式:(Ⅱ)证明:函数()y f x =的图像是一个中心对称图形,并求其对称中心;(Ⅲ)证明:曲线()y f x =上任一点的切线与直线x =1和直线y =x 所围三角形的面积为定值,并求出此定值.【2010福建】已知函数f(x)=x 3-x ,其图像记为曲线C. (1)求函数f(x)的单调区间;(2)证明:若对于任意非零实数x 1 ,曲线C 与其在点P 1 (x 1,f(x 1)))处的切线交于另一点P 2(x 2,f(x 2)),曲线C 与其在点P 2处的切线交于另一点P 3(x 3,f(x 3)),线段P 1 P 2, P 2 P 3与曲线C 所围成封闭图形的面积分别记为S 1,S 2,则12S S 为定值; 【2008山东】设抛物线方程为22(0)x py p =>,M 为直线2y p =-上任意一点,过M 引抛物线的切线,切点分别为A B ,.(Ⅰ)求证:A M B ,,三点的横坐标成等差数列;(Ⅱ)已知当M 点的坐标为(22)p -,时,AB =(Ⅲ)是否存在点M ,使得点C 关于直线AB 的对称点D 在抛物线22(0)x py p =>上,其中,点C 满足OC OA OB =+(O 为坐标原点).若存在,求出所有适合题意的点M 的坐标;若不存在,请说明理由. ● 高考动向多以小题形式或大题的第一问形式出现,近几年个别省份以切线与面积问题或切线与圆锥曲线问题结合作为压轴题出现,而广东在近几年高考中则尚无先例。

用导数求切线方程的四种类型

用导数求切线方程的四种类型

用导数求切线方程的四种类型浙江 曾安雄求曲线的切线方程是导数的重要应用之一,用导数求切线方程的关键在于求出切点00()P x y ,及斜率,其求法为:设00()P x y ,是曲线()y f x =上的一点,则以P 的切点的切线方程为:000()()y y f x x x '-=-.若曲线()y f x =在点00(())P x f x ,的切线平行于y 轴(即导数不存在)时,由切线定义知,切线方程为0x x =.下面例析四种常见的类型及解法. 类型一:已知切点,求曲线的切线方程此类题较为简单,只须求出曲线的导数()f x ',并代入点斜式方程即可.例1 曲线3231y x x =-+在点(11)-,处的切线方程为( )A.34y x =- B.32y x =-+ C.43y x =-+D.45y x =-解:由2()36f x x x '=-则在点(11)-,处斜率(1)3k f '==-,故所求的切线方程为(1)3(1)y x --=--,即32y x =-+,因而选B.类型二:已知斜率,求曲线的切线方程此类题可利用斜率求出切点,再用点斜式方程加以解决. 例2 与直线240x y -+=的平行的抛物线2y x =的切线方程是( )A.230x y -+= B.230x y --= C.210x y -+=D.210x y --=解:设00()P x y ,为切点,则切点的斜率为0022x xy x ='==|.01x =∴.由此得到切点(11),.故切线方程为12(1)y x -=-,即210x y --=,故选D.评注:此题所给的曲线是抛物线,故也可利用∆法加以解决,即设切线方程为2y x b =+,代入2y x =,得220x x b --=,又因为0∆=,得1b =-,故选D.类型三:已知过曲线上一点,求切线方程过曲线上一点的切线,该点未必是切点,故应先设切点,再求切点,即用待定切点法.例3求过曲线32y x x =-上的点(11)-,的切线方程. 解:设想00()P x y ,为切点,则切线的斜率为02032x xy x ='=-|. ∴切线方程为2000(32)()y y x x x -=--.320000(2)(32)()y x x x x x --=--.又知切线过点(11)-,,把它代入上述方程,得3200001(2)(32)(1)x x x x ---=--.解得01x =,或012x =-.故所求切线方程为(12)(32)(1)y x --=--,或13112842y x ⎛⎫⎛⎫⎛⎫--+=-+ ⎪ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭,即20x y --=,或5410x y +-=.评注:可以发现直线5410x y +-=并不以(11)-,为切点,实际上是经过了点(11)-,且以1728⎛⎫- ⎪⎝⎭,为切点的直线.这说明过曲线上一点的切线,该点未必是切点,解决此类问题可用待定切点法.类型四:已知过曲线外一点,求切线方程此类题可先设切点,再求切点,即用待定切点法来求解.例4 求过点(20),且与曲线1y x=相切的直线方程.解:设00()P x y ,为切点,则切线的斜率为0201x xy x ='=-|.∴切线方程为00201()y y x x x -=--,即020011()y x x x x -=--. 又已知切线过点(20),,把它代入上述方程,得02011(2)x x x -=--. 解得000111x y x ===,,即20x y +-=.评注:点(20),实际上是曲线外的一点,但在解答过程中却无需判断它的确切位置,充分反映出待定切点法的高效性.例5 已知函数33y x x =-,过点(016)A ,作曲线()y f x =的切线,求此切线方程.解:曲线方程为33y x x =-,点(016)A ,不在曲线上.设切点为00()M x y ,, 则点M 的坐标满足30003y x x =-.因200()3(1)f x x '=-,故切线的方程为20003(1)()y y x x x -=--.点(016)A ,在切线上,则有32000016(3)3(1)(0)x x x x --=--.化简得308x =-,解得02x =-.所以,切点为(22)M --,,切线方程为9160x y -+=.评注:此类题的解题思路是,先判断点A 是否在曲线上,若点A 在曲线上,化为类型一或类型三;若点A 不在曲线上,应先设出切点并求出切点.在初中数学中,曲线的切线没有一般的定义。

利用导数求曲线的切线和公切线以及切线条数专题总结.doc

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导数中的切线问题专题总结一、求切线方程1.过曲线上一点求切线方程的三个步骤2.求过曲线y =f (x )外一点P (x 1,y 1)的切线方程的六个步骤(1)设切点(x 0,f (x 0)).(2)利用所设切点求斜率k =f ′(x 0)=li m Δx →0f x 0+Δx-f x 0Δx .(3)用(x 0,f (x 0)),P (x 1,y 1)表示斜率.(4)根据斜率相等求得x 0,然后求得斜率k .(5)根据点斜式写出切线方程.(6)将切线方程化为一般式.例1.已知曲线y =1x .(1)求曲线在点P (1,1)处的切线方程;(2)求曲线过点Q (1,0)处的切线方程.例2.已知曲线y=1 x .(1)求曲线在点P(1,1)处的切线方程;(2)求曲线过点Q(1,0)处的切线方程.3.(2016全国卷Ⅲ)已知f(x)为偶函数,当x<0时,f(x)=f(-x)+3x,则曲线y=f(x)在点(1,-3)处的切线方程是二、求切点坐标【小结】求切点坐标可以按以下步骤进行(1)设出切点坐标;(2)利用导数或斜率公式求出斜率;(3)利用斜率关系列方程,求出切点的横坐标;(4)把横坐标代入曲线或切线方程,求出切点纵坐标例1.已知抛物线y =2x 2+1分别满足下列条件,请求出切点的坐标.(1)切线的倾斜角为45°.(2)切线平行于直线4x -y -2=0.(3)切线垂直于直线x +8y -3=0..变式练习直线l :y =x +a (a ≠0)和曲线C :y =x 3-x 2+1相切,则a 的值为___________,切点坐标为____________.三、求两个函数公切线公切线问题:切点相同。

()()00x g x f =()()00''x g x f =切点不同。

()()()()k x g x f mkx x g m kx x f ==+=+=212211'',例1、 已知直线b kx y +=是曲线2ln +=x y 的切线,也是曲线x e y =的切线,求k 和b 的值解析:例2.若直线b kx y +=是曲线2ln +=x y 的切线,也是y =ln⁡(x +1)的切线,求b 的值例3.已知函数f (x )=lnx ,g (x )=2﹣(x >0)(1)试判断当f (x )与g (x )的大小关系;(2)试判断曲线 y=f (x )和 y=g (x )是否存在公切线,若存在,求出公切线方程,若不存在,说明理由;变式练习1.两曲线y =x 2−1和y =alnx −1存在公切线,则正实数a 的取值范围变式练习2.若曲线y =12e x 2与曲线y =alnx 在它们的公共点P (s,t )处有公切线,则实数a =变式练习 3.已知函数()()1263,1163223++=--+=x x x g ax x ax x f 和直线m:9+=kx y ,又()01'=-f ,是否存在k,使直线m 既是曲线()x f y =的切线,又是曲线()x g y =的切线?如果存在,求出k 的值四、切线条数切线的条数问题====以切点0x 为未知数的方程的根的个数例1.已知函数32()f x ax bx cx =++在点0x 处取得极小值-4,使其导数'()0f x >的x 的取值范围为(1,3),求:(1)()f x 的解析式;(2)若过点(1,)P m -可作曲线()y f x =的三条切线,求实数m 的取值范围.例2.已知函数f (x )=2x 3﹣3x+1,g (x )=kx+1﹣lnx .(1)设函数,当k <0时,讨论h (x )零点的个数;(2)若过点P (a ,﹣4)恰有三条直线与曲线y=f (x )相切,求a 的取值范围.变式练习.已知函数f (x )=x 2+2(1﹣a )x ﹣4a ,g (x )=﹣(a+1)2,则f (x )和g (x )图象的公切线条数的可能值是 .。

导数法求切线方程的三种题型

导数法求切线方程的三种题型

题目:导数法求切线方程的三种题型求曲线的切线方程是导数的重要应用之一。

用导数求切线方程的关键在于清楚导数的几何意义:切线的斜率确实是函数y=f(x)在切点处的导数。

下面举出长建的题型及解法:题型一:已知切点,求曲线的切线方程。

例1:求函数y=f(x)=2x3在x=1处的切线方程。

解:先求y’=f’(x)=6x2f’(1)=6×1=6=k当x=1时y=2∴切点为(1,2)y-2=6(x-1)y=6x-4题型二:已知曲线外一点,求曲线的切线方程。

例2:已知函数f(x)=x3-3x,过点A(0,16)做曲线y=f(x)的切线,求切线方程。

解:带入可知点A不在曲线上。

设切点M(x0,y0),且点M位于曲线上,知足y0=x03-3x0①f’(x)=3x2-3f’(x0)=3x02-3=k ②又有k=(Y0-16)/(x0-0) ③①带入③,且②=③,取得3x02-3=(x03-3x0)/x0解得x0=-2 ∴y0=-2∴M坐标为(-2,-2)K=3×(-2)2-3=9∴y+2=9(x+2)Y=9x+16题型三:弄清“过某点的切线”与“在某点的切线”例3:(1)求曲线y=x3-2x在点A(1,-1)处的切线方程。

(2)求过曲线y=x3-2x上的点A(1,-1)处的切线方程。

解:(1)做法仿照例1可得切线方程为x-y-2=0(2)设切点为(x0,y0),那么有y0=x03-3x0f’(x0)=3x02-23x02-2=k=(y0+1)/(X0-1)3x02-2= (x03-3x0+1)/ (X0-1)解得x0=1或x0=-1/2当x0=1时y0=-1 切点为(1,-1)现在切线方程为x-y-2=0当x0=-1/2时y0=7/8 切点为(-1/2,7/8) 对结果进行分析可知:“在点A处”实际是指A点确实是切点,而“过点A”包括了A点是切点和A点不是切点两种情形。

以上确实是要紧的三种题型,咱们发觉求切线方程最关键的确实是求出切点,利用切线的斜率等于切点处函数的导数,但假设函数在(x0,y0)处的导数不存在时,该切线方程为y= y0。

导数切线问题类型

导数切线问题类型

导数切线问题类型
在求导数问题中,常见的切线问题类型包括以下几类:
1. 求一点处的切线方程:已知函数的导数和一点的坐标,求该点处的切线方程。

这类问题通常需要使用导数的定义和直线斜率的概念进行求解。

2. 求函数图像上的切线方程:已知函数的表达式,求函数图像上某一点处的切线方程。

通常需要先求函数的导数,然后根据给定点的坐标和导数计算切线方程。

3. 求函数的水平切线和垂直切线:已知函数的导数,求函数在某些点处的水平切线方程和垂直切线方程。

水平切线方程的斜率为0,垂直切线方程的斜率为无穷大或无穷小。

这类问题需要根据导数的定义和直线斜率的概念进行求解。

4. 求函数的拐点和弧度切点:已知函数的二阶导数,求函数图像上的拐点和弧度切点。

拐点是函数图像由凹变凸或凸变凹的位置,其对应的二阶导数为零;弧度切点是函数图像由凹变凸或凸变凹的位置,其对应的二阶导数不存在。

这类问题通常需要根据导数和二阶导数的定义进行求解。

5. 求两条曲线的切点:已知两条曲线的函数表达式,求两条曲线的切点。

切点即为两条曲线上相同坐标的点,且两条曲线在该点处的切线重合。

这类问题需要将两条曲线的函数表达式联立求解。

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第二轮解答题复习——函数和导数(1)
(求导和切线)
令狐采学
一、过往八年高考题型汇总:
二、知识点:
1.导数的几何意义是
2.默写以下的求导公式:
3.写出求导的四则运算公式:
4.如何求复合函数的导数?例如求)2
ln(
(2x
)
=的导数。

f-
x
x
5、函数)(x f
y=在0x处的切线方程是
6、基础题型说明——切线:
(1)直接求函数在0x 处的切线方程或者切线斜率; (2)已知函数),(a x f 在0x 处的切线求a 值; (3)已知函数),,(b a x f 在0x 处的切线求b a ,值 三、强化训练:
1、请对下列函数进行求导,并写出其定义域: (1))1ln()(+=x x x f (2))ln()(2x x x f -= (3)1
()ln(1)f x x x
=
+-
(4)
()f x =2x x e e x ---.
(5)
22
()(ln )x e f x k x x x
=-+
(6)
x x
e x
f x sin ln )(2=
2、曲线
y=x(3lnx+1)在点(1,1)处的切线方程为________
3、若曲线y =kx +ln x 在点(1,k)处的切线平行于x 轴,则k =________
4、曲线y=
sin x 1M(,0)sin x cos x 24
π
-+在点处的切线的斜率为
5.若点P 是曲线y =x2-lnx 上任意一点,则点P 到直线y =x -2的最小距离为
6、已知曲线ln y x x =+在点()1,1处的切线与曲线()221y ax a x =+++相切,则a=.
7、过原点与x y ln =相切的直线方程是
8、(15年21)已知函数f (x )=31,()ln 4
x ax g x x ++=-.
(Ⅰ)当a 为何值时,x 轴为曲线()y f x =的切线;
9、(14年21)设函数
x
be x ae x f x x
1
ln )(-+=曲线
y=f (x )在点(1,
f (1))处得切线方程为y=e (x ﹣1)+2.(Ⅰ)求a 、b ;
10、(13
年21)已知函数f(x)=x2+ax +b ,g(x)=ex(cx +d),若
曲线y =f(x)和曲线y =g(x)都过点
P(0,2),且在点P 处有相同的切线y =4x+2
(Ⅰ)求a ,b ,c ,d 的值
11、已知函数ln ()1
a x
b f x x x
=++,曲线()y f x =在点(1,(1)f )处的切线方
程为230x y +-=. (I)求a ,b 的值;
12、设()()256ln f x a x x =-+,其中a R ∈,曲线()y f x =在点()()1,1f 处的
切线与y 轴相交于点()0,6.(1)确定a 的值; 13、已知函数f (x )
g (x )=alnx ,a ∈R 。

(1)若曲线y=f(x)与曲线y=g(x)相交,且在交点处有相同的切线,求a的值及该切线的方程;
第二轮解答题复习——函数和导数(1)(求导和切线)
一、过往八年高考题型汇总:
四、知识点:
1.导数的几何意义是
2.默写以下的求导公式:
3.写出求导的四则运算公式:
4.如何求复合函数的导数?例如求)2
ln(
(2x
)
=的导数。

f-
x
x
5、函数)(x f
y=在0x处的切线方程是
6、基础题型说明——切线:
(4)直接求函数在0x 处的切线方程或者切线斜率; (5)已知函数),(a x f 在0x 处的切线求a 值; (6)已知函数),,(b a x f 在0x 处的切线求b a ,值 五、强化训练:
1、请对下列函数进行求导,并写出其定义域: (1))1ln()(+=x x x f (2))ln()(2x x x f -= (3)1
()ln(1)f x x x
=
+-
(4)
()f x =2x x e e x ---.
(5)
22
()(ln )x e f x k x x x
=-+
(6)
x x
e x
f x sin ln )(2=
2、曲线y=x(3lnx+1)在点(1,1)处的切线方程为________
【解析】3ln 4y x '=+,故1|4x y ='=,所以曲线在点()1,1处的切线方程为()141y x -=-,化为一般式方程为430x y --=.
【答案】430x y --=.
3、若曲线y =kx +ln x 在点(1,k)处的切线平行于x 轴,则k =________
【答案】-1
【解析】∵y′=k +1
x ,∴y′|x=1=k +1=0,故k =-1.
4、曲线y=
sin x 1M(,0)sin x cos x 24
π
-+在点处的切线的斜率为
(A ).2
1- (B ).2
1 (C ).2
2
-
(D ).
2
2
网]
【解析】选B.首先求出函数的导数,再求出在点处的导数,得到该点处的切线的斜率,再利用点斜式求出直线方程.
5.若点P 是曲线y =x2-lnx 上任意一点,则点P 到直线y =x -2的最小距离为()
A .1 B.2 C.2
2
D.3
6、已知曲线ln y x x =+在点()1,1处的切线与曲线()221y ax a x =+++相切,则a=. 【答案】8 【解析】
试题分析:由11y x
'=+可得曲线ln y x x =+在点()1,1处的切线斜率为
2,故切线方程为21y x =-,与
()221
y ax a x =+++联立得220ax ax ++=,显然0a ≠,所以由
2808a a a ∆=-=⇒=.
考点:导数的几何意义.
1、(15年21)已知函数f (x )=31,()ln 4
x ax g x x ++=-.
(Ⅰ)当a 为何值时,x 轴为曲线()y f x =
的切线;
【答案】(Ⅰ)3
4
a =;(Ⅱ)当34a >-或54
a <-时,()h x 由一个零点;当34a =-或54a =-时,()h x 有两个零点;当53
44
a -<<-时,()h x 有三个零点.
2、(14年21)设函数),(ln )(1
R b a x
be x ae x f x x
∈+=-曲线
y=f (x )在
点(1,f (1))处得切线方程为y=e (x ﹣1)+2. (Ⅰ)求a 、b ; a=1,b=2;
3、(13年21)已知函数f(x)=x2+ax +b ,g(x)=ex(cx +d),若曲线y =f(x)和曲线y =g(x)都过点P(0,2),且在点P 处有相同的切线y =4x+2
(Ⅰ)求a ,b ,c ,d 的值
【解析】(Ⅰ)由已知得(0)2,(0)2,(0)4,(0)4f g f g ''====,
而()f x '=2x b +,()g x '=()x e cx d c ++,∴a =4,b =2,c =2,
d =2;……4分
已知函数ln ()1
a x
b f x x x
=++,曲线()y f x =在点(1,(1)f )处的切线方程为
230x y +-=.
(I)求a ,b 的值; (21)解:(I )
()()
2
21ln 1x a x b x f x x x +⎛⎫
- ⎪
⎝⎭'=-+ 由于直线230x y +-=的斜率为1
2-,且过点()1,1,故()()11112
f f =⎧⎪⎨'=-⎪⎩即
1
122
b a b =⎧⎪⎨-=-⎪⎩,解得1a =,1b =. 设()()256ln f x a x x =-+,其中a R ∈,曲线()y f x =在点()()1,1f 处的切
线与y 轴相交于点()0,6.
(1) 确定a 的值;
1/2
已知函数f (x )
,g (x )=alnx ,a ∈R 。

(2)
若曲线y=f(x)与曲线y=g(x)相交,且在交点处有相同的切线,求a 的值及该切线的方程;
(3)
设函数h(x)=f(x)- g(x),当h(x)存在最小之时,求其最小值ϕ(a )的解析式;
(4)
对(2)中的ϕ(a ),证明:当a ∈(0,+∞)时, ϕ(a )
1.
解(1)f’(x)=
,g’(x)=a
x
(x>0),
由已知得
=alnx,
=a
x
,解德a=
2
e,x=e2,
两条曲线交点的坐标为(e2,e)切线的斜率为k=f’(e2)=12e,
切线的方程为y-e=12e(x- e2).。

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