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文檔簡介
導(dǎo)數(shù)中八大切線問題題型總結(jié)【考點頸費】.在點的切線方程切線方程式一/(電,)(x-x0)的計算:函數(shù)n=/(z)在點/(?)))處的切線方程為y-r?)=f(Xo)(Xo)(x—Ho),抓住關(guān)鍵k=f(x0)'.過點的切線方程設(shè)切點為P(如謫,則斜率右=/'(%),過切點的切線方程為:y-^=f'(ru)(x-*,又因為切線方程過點,71),所以71—訓(xùn)=/'(N")(771—4)然后解出工"的值.E有幾個值,就有幾條切線)注意:在做此類題目時要分清題目提供的點在曲線上還是在曲線外.【題型目錄】題型一:導(dǎo)數(shù)與切線斜率的關(guān)系題型二:在點P處切線(此類題目點P即為切點)題型三:過點P的切線(此類題目點P不一定為切點,需要設(shè)切點為(如,珈))題型四:已知切線求參數(shù)問題題型五:切線的條數(shù)問題(判斷切線條數(shù)以及由切線條數(shù)求范圍)題型六:公切線問題題型七:切線平行、垂直、重合問題題型八:與切線相關(guān)的最值問題【具例例題】題型一,導(dǎo)數(shù)與切線斜率的關(guān)系【例1】(2022?全國?高三專題練習(xí)(文))函數(shù)“=/(工)的圖像如圖所示,下列不等關(guān)系正確的是(A.0<f(2)<f(3)</(3)-/(2)B.0<f(2)</(3)-/(2)<f(3)C.0<f(3)<f(3)-/(2)<f(2)D.0</(3)-/(2)</,(2)</,(3)l答案】C【解析】根據(jù)導(dǎo)數(shù)的幾何意義和函數(shù)平均變化率的定義,結(jié)合圖象,即可求解.【詳解】如圖所示,根據(jù)導(dǎo)數(shù)的幾何意義,可得r(2)表示切線乙斜率所〉(),r(3)表示切線匕斜率履>(),又由平均變化率的定義,可得陰一?2)=/(3)—/(2),表示割線。的斜率七,結(jié)合圖象,可得0〈心〈自〈品,即o<f(3)</(3)-f(2)<f(2).故選:C.
【例2】函數(shù)沙=/(工)的圖象如圖所示,/(:/:)是函數(shù)/(工)的導(dǎo)函數(shù),則下列大小關(guān)系正確的是(A.2/,(4)</(1)-./'(2)<2/-(2)2/f(2)</(4)-/(2)<2^(4)2/((1)<2/,(2)</(1)-/(2)f(4)-f(2)<2f(4)<2f(2)【答案】B【解析】由導(dǎo)數(shù)的幾何意義判斷【詳解】由圖象可知/(工)在(O.+oo)上單調(diào)遞增,kt<kAR<k>,故/'(2)< [⑵</,(4),即2f(2)<f(4)-f(2)<2f(4)【題型專練】1.(2021?福堂?泉州4城北大墻文學(xué)校高三期中)(多選題)已知函數(shù)f(x)的圖象如圖所示,/'(工)【題型專練】1.(2021?福堂?泉州4城北大墻文學(xué)校高三期中)(多選題)已知函數(shù)f(x)的圖象如圖所示,/'(工)是/①)的導(dǎo)函數(shù),則下列數(shù)值的排序正確的是(A.f(3)<f(2)B./⑶<f(3)-f(2)C.f(2)</(3)-J(2)D./(3)-A2)<0l答案】AB【解析】根據(jù)導(dǎo)數(shù)的幾何意義可得r⑵〉r⑶,記4(2,/⑵),夙3J(3)),作直線49,根據(jù)兩點坐標求出直線AB的斜率,結(jié)合圖形即可得出八3)—/(2)>/'(3).【詳解】由函數(shù)的圖象可知函數(shù)〃工)是單調(diào)遞增的,所以函數(shù)圖象上任意一點處的導(dǎo)函數(shù)值都大于零,并且由圖象可知,函數(shù)圖象在工=2處的切線斜率島大于在z=3處的切線斜率乩,所以r(2)>r⑶;記4(2J(2)),B(3,〃3)),作直線AB,則直線AB的斜率k=“3:⑵=/(3)-/(2),由函數(shù)圖象,可知自>k>凡>0,即r(2)>/(3)-/(2)>f(3)>0.故選:AB2.(2022?黑龍江齊齊哈爾?玄二期末)函數(shù)“=/(工)的圖象如圖所示,2.(2022?黑龍江齊齊哈爾?玄二期末)函數(shù)“=/(工)的圖象如圖所示,/'(工)是函數(shù)/(工)的導(dǎo)函數(shù),則下列數(shù)值排序正確的是()A.2*3)</(5)-/(3)<205)2f(3)<2f(5)</(5)-/(3)/⑸—/⑶<2尸⑶<2廣⑸2*3)<2/15)</(5)-/⑶【答案】AI分析】由y=/(z)圖象的變化趨勢,結(jié)合導(dǎo)函數(shù)的定義有/'(3)<粵二磐</'(5),即可得答案.JJ【詳解】由圖知:/,(3)< <f(5),即2/'⑶<〃5)-〃3)V2〃5).0o故選:A題型二,在點P處切線(此類題目點pIP為切點)【例1】12019年新樂標3#理科】已知曲線^二加一川迪在點(Lae)處的切線方程為?/=2z+b,則a—e,b=—1a=e,b=1a—e-1,b=1a=e~',b=—1【答案】D【解析】通過求導(dǎo)數(shù),確定得到切線斜率的表達式,求得a,將點的坐標代入直線方程,求得b.【詳解】詳解:y*=aeJ+Inx+1,k=y'\,T,=i=ae+1=2,.'.a=e-1將(1,1)代入y=2:r+b得2+6=1,匕=-1,故選。.【點睛】本題關(guān)鍵得到含有a,b的等式,利用導(dǎo)數(shù)幾何意義和點在曲線上得到方程關(guān)系.【例2】(2022?全國?高三壽題練習(xí)(文))已知函數(shù)/㈤是定義在R上的奇函數(shù),且〃工)=—2:/+3ax-f(l)x,則函數(shù)〃工)的圖象在點(-2,/(-2))處的切線的斜率為()A.-21 B,-27 C.-24 D.-25【答案】A【解析】求導(dǎo)數(shù)得出廣(1),結(jié)合奇函數(shù)定義得函數(shù)解析式,然后計算r(一2)即可.【詳解】f(H)是奇函數(shù),f(-x)=2x'+3aa:2+f,(l)^=—/(x)=2x:i-3ax2+恒成立,所以a=0,f(x)=一2"一/'⑴工,r(/)=-6/-r⑴,所以r⑴=-6—r⑴,/'⑴=-3,即廣㈤=-6/+3,r(-2)=-6x(-2)2+3=-21.故選:A.【例3】(2022?河南盾波縣第一中學(xué)模板演潴(?))曲線y=x\n(2x+5)在工=一2處的切線方程為()A.4丁-y+8=0B.4z+y+8=0C.'ix—y+6—0 D.3z+y+6=0【答案】B【解析】將工=-2代入曲線方程求得切點坐標,利用導(dǎo)數(shù)的幾何意義求解切線斜率,利用直線方程點斜式求解即可.【詳解】解:因為g=±ln(2i+5),所以/=[xln(2x+5)]'=ln(2rr+5)+w空所以£1=,)=—4.又當(dāng)出二-2時,y=x\nl=0,故切點坐標為(-2,0),所以切線方程為41+g+8=0.故選:B.【例4】過函數(shù)fQ)=}e。一£圖像上一個動點作函數(shù)的切線,則切線領(lǐng)斜角范圍為()A.峙) B.[0奇)U(竽而 C.(等) D.信孥【答案】B【解析】求得了'(h)=e"-1,根據(jù)指數(shù)函數(shù)的性質(zhì),得到e"—1>-1,即切線的斜率k>一1,進而得到tan0>-1,即可求解.【詳解】由題意,函數(shù)/(工)=/e2,-z,可得/'(工)=e"-1,因為e">0,所以即切線的斜率人>-1,設(shè)切線的傾斜角為8,則tan(9>-1又因為046<兀,所以049V守或華<。<兀,即切線的傾斜角的范圍為[0,專)U(苧,兀).故選:B.【例5】(2022?安徽?集湖市第一中學(xué)模擬覆測(文))曲線y=等券在點(1,6)處的切線方程為fcx-“+6=0,則k的值為()9 一1A.-1 B.—g- C. D.1【答案】A【解析】依據(jù)題意列出關(guān)于a、b、A:的方程組,即可求得A:的值【詳解】由切點(1⑹在曲線上,得6=駕包①;由切點(l,b)在切線上,得k—6+6=0②;對曲線求導(dǎo)得d=姆亍&7,yl=1= =k,即4-a=9k③,\Xi ' ob= ja=13聯(lián)立①②③/_b+6=o,解之得,>=5,4-a=9fc □=_]故選:A.【例6】(2022?江西中城九中高二期末(&))已知函數(shù)/㈤=[粵7一",圖像關(guān)于原點對稱,則/㈤L(。),cVO在。=一1處的切線方程為()A?3z-y+2=0B?3z—y—2=。 C?3;r+g+4=0 D.3z+y-4=0【答案】A【分析】令%=2先求出/(2)的值,再利用函數(shù)關(guān)于原點對稱可求出g(rr),再利用導(dǎo)函數(shù)的幾何意義即可求出f(x)在。=—1處的切線方程.【詳解】由題意知:/(2)=與■x22-2nf⑵=6.所以/(%)所以/(%)=2x2—x,x>0g(z),①VO所以/(一⑼=2x2+x.又函數(shù)/3)圖像關(guān)于原點對稱,即/(一/)=-/(1).所以當(dāng)①V0時,/Q)=-2x2—x.所以當(dāng)①V0時,/'(£)=-41—1.r(-1)=4-1=3,/(-1)=-2+1=-1;所以/(%)在£=—1處的切線方程為:y+l=3(x4-l)=>3x—?/4-2=0.故選:A.【題型專練】1.【2018年新譚標1叁理科】設(shè)函數(shù)/(。)=/+(?!?)/+的.若/("為奇函數(shù),則曲線g=在點(0,0)處的切線方程為()A.?/=-2x B.7/=—x C.y=2x D.y=x【答案】D【解析】分析:利用奇函數(shù)偶次項系數(shù)為零求得Q=l,進而得到/3)的解析式,再對/3)求導(dǎo)得出切線的斜率k,進而求得切線方程.詳解:因為函數(shù)/3)是奇函數(shù),所以@一1=0,解得a=1,所以/(1)=7'+。,/'3)=3/+1,所以r(o)=i,/(o)=o,所以曲線y=f(i)在點(0,0)處的切線方程為y—/(0)=/'(0)£,化簡可得y=故選D點睛:該題考查的是有關(guān)曲線y=/G)在某個點⑶J(曲))處的切線方程的問題,在求解的過程中,首先需要確定函數(shù)解析式,此時利用到結(jié)論多項式函數(shù)中,奇函數(shù)不存在偶次項,偶函數(shù)不存在奇次項,從而求得相應(yīng)的參數(shù)值,之后利用求導(dǎo)公式求得/'(①),借助于導(dǎo)數(shù)的幾何意義,結(jié)合直線方程的點斜式求得結(jié)果..【2021年甲卷理科】曲線?=若/在點(—1,—3)處的切線方程為一【卷案】5z—y+2=0【解析】先驗證點在曲線上,再求導(dǎo),代入切線方程公式即可.【詳解】由題,當(dāng)工=-1時,?=-3,故點在曲線上.來導(dǎo)":"=U+2p=Gr+2)2'所以引'=7—5.故切線方程為5rr-y+2=0.故答案為:5工一?/+2=0..【2019年新厚標1卷理科】曲線y=3(/+Me,在點(0,0)處的切線方程為.【答案】3N—y=0.【解析】本題根據(jù)導(dǎo)數(shù)的幾何意義,通過求導(dǎo)教,確定得到切線的斜率,利用直線方程的點斜式求得切線方程
【詳解】詳解:yf=3(2z+l)e,+3(/+z)e,=3(/+37+l)eT,所以,k=j/|r=o=3所以,曲線9=3(/+工加",在點(0,0)處的切線方程為y—,ix,即3工一y=().【點睛】準確求導(dǎo)數(shù)是進一步計算的基礎(chǔ),本題易因為導(dǎo)數(shù)的運算法則掌握不熟,二導(dǎo)致計算錯誤.求導(dǎo)要“慢”,計算要準,是解答此類問題的基本要求..【2018年新譯標2#雙料】曲線y=21nQ+1)在點(0,0)處的切線方程為.【答案】沙=2工[解析]先求導(dǎo)數(shù),再根據(jù)導(dǎo)數(shù)幾何意義得切線斜率,最后根據(jù)點斜式求切線方程.【詳解】, 2 . 2Vy=^TTAfc=o+T=2-'y=2a:【點睛】求曲線的切線要注意“過點尸的切線”與“在點尸處的切線”的差異,過點尸的切線中,點P不一定是切點,點P也不一定在已知曲線上,而在點P處的切線,必以點尸為切點..[2018年新東標3?理科】曲線y=(az+l)e工在點(0,1)處的切線的斜率為一2,則a=.【答案】-3【解析】求導(dǎo),利用導(dǎo)數(shù)的幾何意義計算即可.【詳解】解:y'=aeJ+(ax+l)er則/'(0)=a+1=—2所以a=-3故答案為一3.【點睛】本題主要考查導(dǎo)數(shù)的計算和導(dǎo)數(shù)的幾何意義,屬于基礎(chǔ)題題型三?過點P的切線(此類題目點P不一定為切點,需要設(shè)切點為(小的))【例1】(2022年崎嗇*2卷】曲線夕=In㈤過坐標原點的兩條切線的施為,I答案】y=~xy=-xe el解析】分工>0和HVO兩種情況,當(dāng)工>0時設(shè)切點為(工”,也叫),求出函數(shù)的導(dǎo)函數(shù),即可求出切線的斜率,從而表示出切線方程,再根據(jù)切線過坐標原點求出內(nèi),即可求出切線方程,當(dāng)工V0時同理可得;【詳解】解:因為y=ln|z|,當(dāng)h>0時y=Inz,設(shè)切點為(zn,lns()),由y'=一,所以式|工=國,=—,所以切線方程為y—lns0=TOC\o"1-5"\h\zX 1°占(工一工0),函)又切線過坐標原點,所以一In的=:(一見)),解得g=e,所以切線方程為y—1=1(入一e),即沙=x() g e當(dāng)1V0時y=ln(一①),設(shè)切點為(孫ln(-%])),由d=工,所以£|1=為=」-,所以切線方程為沙一111(一電)X X\=44-皿),又切線過坐標原點,所以一hi(一為)=:(一為),解得電=-e,所以切線方程為y—1==](①+e),即沙=1
一£叫
故答案為:"=【例2】(2022B川?廣安二中二模(文))函數(shù)/㈤=zd過點(0,0)的切線方程為()A.//=0 B.i/+y=() C.。=()或力+./=()D.“=()或《/+)=()【答案】C【解析】設(shè)切點(7n,nrVn),利用導(dǎo)數(shù)的幾何意義求該切點上的切線方程,再由切線過(0,0)代入求參數(shù)m,即可得切線方程.【詳解】由題設(shè)r(6)=(2w+x2)ex,若切點為(m,7n2em),則f(m)=(2m+m2)em,所以切線方程為期一m2em=(2m+m2)ern(x—m),又切線過(0,0),則rrrem=(2+m)/n2em,可得7幾=0或m=—1,當(dāng)m=0時,切線為y=0;當(dāng)zn=-1時,切線為eg—1=—(n+1),整理得z+ey=0.故選:C【例3】(2022?W川省成春市郭春區(qū)第一中學(xué)高三院段練習(xí)(文))若過點(十,0)的直線與函數(shù)的圖象相切,則所有可能的切點橫坐標之和為()1A.e4~1 B.—C.1 D.~-y【答案】D【解析1由已知,設(shè)出切點,寫出切線方程,然后把點(J,o)代入方程,解出切點坐標即可完成求解.【詳解】因為函數(shù)/(0=xex,所以/'(z)=(£+1)蹴,設(shè)切點為(如ge*),則切線方程為:y—的鏟'=(物+l)e:r,(x-囚)),將點(1,0)代入得一研孫=(剪+1)的(4—?o),即一網(wǎng)=(m+1)(-^--而),解得面=―或而=1,所以切點橫坐標之和為一}+1=y故選:D【例4】(2022?廣東?佛山市南海區(qū)九江中學(xué)寄二階段練習(xí))直線夕=緊一6與曲線?=一1I+111工相切,則5的值為()A.2 B.-2 C.-1 D.1【答案】D【分析】求出y'=-y+y,設(shè)切點(如珈),由y'(的)=/求出(4,%),代入y=}/一b可得答案.【詳解1y,=—y+4,設(shè)切點(跖隊),由y'(xu)=—+4=J,所以的=1,珈=-代入y= —得b=l.故選:D.【題型專練】L(2022?陜西安*高三期末(文))曲線片2x\nx+3過點(-0)的切線方程是()
A.2r+y+l=0B.2x-y+l=0C.2;/:+1//+1=0D.2x-4y+1=0【答案】B【解析】設(shè)出切點,結(jié)合導(dǎo)數(shù)列方程,由此求出切點坐標并求出切線的斜率,進而可得切線方程.【詳解】由題意可得點(一等,())不在曲線2/=2工111工+3上,設(shè)切點為(如為),因為y'=21n①+2,所以所求切線的斜率k=21rl的+2=—1"1=0”,xo+f4+1所以劭=2匈11藥)+24)+lng)+1.因為點(的,yj是切點,所以珈=2ghi期+3,所以2x(llnx0+2囚)+In7()+1=2“11]電)+3,即2叫+lnx0—2=0.設(shè)/(i)=2%+111%-2,明顯/(工)在(0,+8)上單調(diào)遞增,且/(1)=0,所以2網(wǎng)+lnx0—2=0有唯一解m=1,則所求切線的斜率fc=2,故所求切線方程為y=2(7+;)=2x+1.故選:B..(2022?廣東茂名?二?)過坐標原點作曲線y=lnx的切線,則切點的縱坐標為()【答案】B【解析】設(shè)出切點P(&』nm)(而>0),利用導(dǎo)數(shù)得到切線的斜率,寫出切線方程,將原點坐標代入切線方程,解出即可.【詳解】解:設(shè)切點P(x0,lnx())(x(l>0),由y=Inrc,得式=5,所以耳,『=/,曲線在點P處的切線/方程為y—lnx0=—(x—x0),又/過(0,0),???Tn叫=二(一的),解得的=e,我):,切點P(e,l),縱坐標為1.故選:.過點(0,-1)作曲線/(工)=工11位的切線,則切線方程為( )A.a?+y+l=O B.;r—y—1=0C.x+2y+2=0D.2t—y-1=0【答案】B【解析】設(shè)切點為(如如),再求出切點坐標,即得切線的斜率,再寫出切線的方程即得解.【詳解】f'(x)=Inx+1,設(shè)切點為(私劭),/.yo=xolnxo,例+1=Inr0+1,勺0xoln]()+1=Tolnxlt+x(),x0=1,坊=0,所以}=/'(3)=1,
二切線方程為y=:r—1,即;r—y—1=0,故選:3.【點睛】本題主要考查導(dǎo)數(shù)的幾何意義,考查曲線的切線方程的求法,意在考查學(xué)生對這些知識的理解掌握水平..已知/(工)=則過點P(—1,0)且與曲線y=/(x)相切的直線方程為()A.y=0 B.4x+y+4=0C.y=0或4rr+y+4=0 D.y=0或4c—y+4=0【答案1C【解析】設(shè)切點為(工0,珈)則切線方程為y—曷=2工0(H一兩),將點P(—1,0)代入解工”,即可求切線方程.【詳解】設(shè)切點為(如防),則物=就,切線斜率為A:=/'(3)=2x?所以切線方程為y—x'n=2x0(x—xn)>因為過點尸(-1,0)則—1o=2x0(—l—s0)解得g=0或方)=—2,所以切線方程為y=0或47+?+4=0故選:C題型四:已知切線求參數(shù)問題【例1】(2022?湖南?模擬演測)已知P是曲線C-.y=ln3;+x-+(V3-a)工上的一動點,曲線。在P點處的切線的傾斜角為仇若■,則實數(shù)a的取值范圍是()A.[2V3,0) B.[272,0) C.(-8,2g] D.(-o0,2V2]【答案】D【解析】對函數(shù)求導(dǎo),利用導(dǎo)數(shù)的幾何意義以及給定傾斜角的范圍,轉(zhuǎn)化為恒成立問題求解a的范圍即可.【詳解】因為y=Inx+/+(――a);r,所以y'=—+2x+V3—a,因為曲線在M處的切線的傾斜角℃[£,£),所以tan^=>/3對于任意的工>0恒成立,即工+2rr+6一a'g對任意工>0恒成立,X1 1 f- 1即a424+」?,又2工+-5->2V2,當(dāng)且僅當(dāng)2Z=工,X X X即工=冬時,等號成立,故a422,所以a的取值范圍是(-8,2播].故選:D.【例2】(2022?廣東X.門高做中學(xué)高二階段練習(xí))若直線y=hr+1—ln2是曲線a=Inz+2的切線,則k=【答案】2【分析】設(shè)切點8(電,納),根據(jù)導(dǎo)數(shù)的幾何意義列式求解即可.[詳解]對函數(shù)y=Inz+2求導(dǎo)得£=]■,設(shè)直線y=紅+1—ln2與曲線y=Inz+2相切于點R(zi,yj,則功=lni|+2,由點8(孫?。┰谇芯€上得y-(Inrr,+2)=」-(工一電),即y=」-工+111電+1,所以
I——=k ]為 ,解得力=5■,卜=2.(1+lnX1=1—ln2故答案為:2【例3】(2022?陜西?千國縣中學(xué)高三院段練習(xí)(文))已知曲線y=a短+Nini在點(l,ae)處的切線方程為沙=2]+b,貝!|b=【答案】-1【分析】先對函數(shù)求導(dǎo),根據(jù)導(dǎo)數(shù)的幾何意義,由題中條件,列出方程,求解,即可得出再由切點坐標,即可求出結(jié)果.【詳解】因為沙=加,+£11】3的導(dǎo)數(shù)為y'=aex-I-Inx-I-1,又函數(shù)g=Qe,+:rlni在點(1,qc)處的切線方程為y=2x-^b,可得ae+0+1=2,解得a=eT,又切點為(1,1),可得1=2+b,即b=-1.故答案為:一1.【例4】(2022?江蘇蘇州,模板覆測)已知奇函數(shù)"c)=(/_20)(s+b)(aWO)在點(a,/(a))處的切線方程為g=/(a),則b=()A.-1或1 B.-空或空C.-2或2 或單O o J J【答案】D【解析】由函數(shù)為奇函數(shù)可得b=2a,根據(jù)切線的斜率為0建立方程求出q即可得解.【詳解】由/(土)=(x2—2x)(ax+b)(QW0)可得f(x)=a/+(b-2a)x2—2bxy因為/(—i)=—/(n),所以b—2q=0,解得b=2a.所以V=/(a)=q'一4a2,故切線斜率k=r(a)=0,又f'(x)=q(3/-4),所以/'(q)=q(3q2—4)=0,解得a=2瓦3或。=—23.,o J-_4V3上4V3所以b_或一~-.Jo故選:D【題型專練】.(2022?云南??江市救肓科學(xué)研究所高二期末)已知曲線/⑸=(工+a)e,在點(-1,/(-1))處的切線與直線2x+y-1=0垂直,則實數(shù)a的值為.【答案】/【分析1由已知可得切線斜率,根據(jù)導(dǎo)數(shù)的幾何意義列方程求解即可.【詳解】因為/'(N)=(k+a+l)e工,所以切線的斜率為fc=/r(-1)=Q6I而切線與直線2i+g-l=0垂直,所以0€一?(-2)=-1,解得。=宗故答案為:y..(2022?云南晶■?模擬IX測(it))若函數(shù)/⑴=aVx+\nx的圖象在x=1處的切線方程為沙=rr+b,則()A.a=3,b=2+ln4 B.a=3,b=—2+ln4C.a=?,b=-1+ln4 D.a=,,b=l+ln4【答案】A【解析】利用導(dǎo)數(shù)的幾何意義可求出結(jié)果.【詳解】f(x)的定義域為(0,+?>),HU由題意可得像)=*,即[第+?],解得4,1/⑷-4+b(o,74+ln4=4+bH+ln4故選:A3.(2022?河南?方城第一高做中學(xué)模擬演測(?))已知直線/的斜率為2"與曲線G:“=式1+Inx)和圓Q:6工+71=()均相切,則n=()A.-4 B.-1 C.1 D.4【答案】D(解析】設(shè)曲線G的切點,利用曲線的幾何意義可得切點坐標,進而求得切線方程,再利用圓心到直線的距離等于半徑即可求得71值.【詳解】設(shè)直線,:2t-y+m=0與曲線G相切,切點為(如工"(1+lnx())),因為y=x[\+Inrr)的導(dǎo)數(shù)為y'=2+Inx,由2+lnio=2,解得cn=1,所以切點為(1,1),代入一y+m=0得m=-1,所以切線方程為2:r—y-l=0.將/+才-6z+n=0化為標準方程為(工一3尸+熄=9-n(n<9),因為/與圓Q相切,所以7?”=,9—n,解得n=4.V22+l故選:D題型五,切線的條數(shù)問題(判斷切線條數(shù)以及由切線條數(shù)求范圍)【例1】(2022?河南洛西?三模(丈))若過點尸(1,0)作曲線g=/的切線,則這樣的切線共有()A.0條 B.1條 C.2條 D.3條【答案】C【解析】設(shè)切點為(瑜琮),求出函數(shù)的導(dǎo)函數(shù),即可求出切線方程,再根據(jù)點P在切線上,即可代入切線方程,解得而,即可得解;【詳解】解:設(shè)切點為(Xo,xo),由?= 所以?,=3工2,所以引工=句=3舄,所以切線方程為y-?虜=3曲(工一兩),即“=3而2若,因為切線過點尸(1,0),所以0=3就—2碗,?1解得■的=0或工o=豆,所以過點P(l,0)作曲線"=力的切線可以作2條,故選:C【例2】(2022?全國4三專題練習(xí))若過點(a,b)可以作曲線y=Inz的兩條切線,則()A.a<Infe B.fe<lna C.lnfe<a D.Ina<6【答案】D【解析】設(shè)切點坐標為(:to,"),由切點坐標求出切線方程,代入坐標(a,6),關(guān)于工。的方程有兩個不同的實數(shù)解,變形后轉(zhuǎn)化為直線與函數(shù)圖象有兩個交點,構(gòu)造新函數(shù)由導(dǎo)數(shù)確定函數(shù)的圖象后可得.【詳解】
設(shè)切點坐標為(的,物),由于談=工,因此切線方程為y-lng=」-3X Xq—亞),又切線過點(Q,b),則b-lnx0=~~~—,b+1=lnc()+多,設(shè)/(i)=lnx+羨,函數(shù)定義域是(0,4-do),則直線g=b+1與曲線/3)=inR+個?有兩個不同的交點,/(⑼=;-々=x~fa,x x xz當(dāng)。<0時,/'(%)>0恒成立,/(6)在定義域內(nèi)單調(diào)遞增,不合題意;當(dāng)a>0時,0<x<a時,r(c)VOJ3)單調(diào)遞減,£>q時,/'3)>oJ3)單調(diào)遞增,所以/3).=/(。)=11】。+1,結(jié)合圖像知b+1>Ina+1,即b>Ina.故選:D.【例3][2021年新高者1卷】若過點(a、b)可以作曲線v=d的兩條切線,則(A.eh<a B.ea<bC.O<a<eb D,O<b<ea【答案】D【解析】解法一:根據(jù)導(dǎo)數(shù)幾何意義求得切線方程,再構(gòu)造函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)圖象,結(jié)合圖形確定結(jié)果;解法二:畫出曲線y=的圖象,根據(jù)直觀即可判定點(a,b)在曲線下方和z軸上方時才可以作出兩條切線.【詳解】在曲線V=e,上任取一點P(ttef),對函數(shù)y=ex求導(dǎo)得y,=ex,所以,曲線g=e,在點尸處的切線方程為y—e'=e'(i—t),即y=etx+(1-t)e\由題意可知,點(a,6)在直線g=e£+(1—£)e’上,可得6=。/+(1—t)ef=(a+1—£)e',令f(t)=(a+1—土)e',則/⑴=(a-t)er.當(dāng)£Va時,r(t)>0,此時函數(shù)f(t)單調(diào)遞增,當(dāng)。a時,/'(£)V0,此時函數(shù)/(£)單調(diào)遞減,所以,/(Dmax=/(a)=e",由題意可知,直線U=b與曲線g=/(1)的圖象有兩個交點,則bV/(t)n1ax=eu,當(dāng)£Va+l時,/(£)>0,當(dāng)£>a+l時,/?)V0,作出函數(shù)/(£)的圖象如下圖所示:由圖可知,當(dāng)OVbVe"時,直線y=b與曲線沙=/(£)的圖象有兩個交點.故選:D解法二:畫出函數(shù)曲線g=e,的圖象如圖所示,根據(jù)直觀即可判定點(Q,b)在曲線下方和c軸上方時才可以作出兩條切線.由此可知0VbVe".故選:D【點睛】解法一是嚴格的證明求解方法,其中的極限處理在中學(xué)知識范圍內(nèi)需要用到指數(shù)函數(shù)的增長特性進行估計,解法二是根據(jù)基于對指數(shù)函數(shù)的圖象的清晰的理解與認識的基礎(chǔ)上,直觀解決問題的有效方法.
【例4】(2022?河南洛用?三模?))若過點P(l,t)可作出曲線v="的三條切線,則實數(shù)t的取值范圍是()D.{0,1}A.(一8/) B.(0,+~)D.{0,1}【答案】C【解析】由已知,設(shè)出切點,然后寫出切線方程,把點P帶入切線方程中,然后對式子進行整理,分別設(shè)出兩個函數(shù),y=t與9(/)=3/—2/3,借助導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)9(工)的單調(diào)性和極值,然后作圖,看兩個函數(shù)圖象的交點情況即可完成求解.【詳解】由已知,曲線y=/,即令/(工)=x3,則/(工)=3x2,設(shè)切點為(布,嶗),切線方程的斜率為/'(費)=3x(),所以切線方程為:y—碇=3帚(工一工(,),將點P(l,t)代入方程得:£一羽;=3xo(1-Xb),整理得t=3就-2xq,設(shè)函數(shù)。4)=3/2—2工3,過點p(l,t)可作出曲線沙=爐的三條切線,可知兩個函數(shù)圖像沙=力與g(c)=3工2—2三’有三個不同的交點,又因為g'(H)=6x—6x2,由g'(x)=0,可得rr=0或a:=1,所以函數(shù)g(z)在(-8,0),(1,+8)上單調(diào)遞減,在(0,1)上單調(diào)遞增,所以函數(shù)g(r)的極大值為g⑴=3—2=1,函數(shù)g(a:)的極小值為g(0)=0—0=0,如圖所示,當(dāng)(0,1)時,兩個函數(shù)圖像有三個不同的交點.故選:C.【例5】(2022?河北遇三階段練習(xí))若過點尸(l,m)可以作三條直線與曲線C:y=言相切,則m的取值范圍為()A.(-8,魯) B.(0,t) C.(―8,0) D.(喜帝【答案】L)【解析】本題為過點P的切線,切點為(外鄉(xiāng)),可得切線方程y-弓"=二^(工一叫),代入點P坐標整理為rn=——,+1,即y=Tn與/(x)=- ?有三個交點.― e【詳解】由g=。,則式=J ,設(shè)切點為(%,琶),則切線斜率/c=1則在點(叫,言)的切線方程為g―崇=1 (7—徹),代入點P坐標得m-當(dāng)=1丁*(1-①()鏟留'整理為771= ,即這個方程有三個不等式實根,e曲令/(1)=工”一,+1,則f'(x)=一_+y_2,e e令/'(e)>()則l<x<2函數(shù)〃工)在(-00,1)上單調(diào)遞減,在(1,2)上單調(diào)遞增,在(2,+8)上單調(diào)遞減,
故得f⑴VmV/(2),即?號)故選:D.【例6】(2022?黑龍江0爾濱市第六中學(xué)校南二期末)過直線y=x-l上一點尸可以作曲線/㈤=/一Inz的兩條切線,則點P橫坐標。的取值范圍為()A.0<t<l B.1<t<e C.0<t<e D.-<t<1e【答案】c[分析1根據(jù)導(dǎo)數(shù)的幾何意義得出切線方程,再將方程t=2Ho—電,ln網(wǎng)的根的個數(shù)問題轉(zhuǎn)化為函數(shù)V=t與函數(shù)g(x)=2x-xlnx的圖象的交點個數(shù)問題,結(jié)合圖象,即可得出答案.【詳解】解:由題意得P(Kt-l),設(shè)切點為A(x0,y0),T0>Q,,■/(x)=i-,r㈤)=1-十=1,則過點尸的切線方程為y—x[}-^\nx[]=~―-(X—x0),整理得y=馬--x—lnxu-I-1,g x()t—1由點P在切線上,則£—1=- 1—ln+()+1,即±=2八一期Jn兩,因為過直線y=z—1上一點尸可以作曲線/(.)—X—Ina?兩條切線,所以關(guān)于.7:1)的方程(=2%“一.T“l(fā)u.r”有兩個不等的實數(shù)根, e,—t即函數(shù)y=I與函教</(.1)=2”:一:rh1/的圖象有兩個交點, -f--: ) aO\e\xg(x)=2—Inx—1=1—Ini, \(.7')>0=>0<t<e,g>(:?)(0=>j,)e, N=9(x)\則函數(shù)g(T)在(0,e)上單調(diào)遞增,在(e,+8)上單調(diào)遞減,且g(e)=e,工―0時,g(x)->0;a;-?+8時,g(x)-?—8,則函數(shù)y=t與函數(shù)g(:r)=-xlnx+2h的圖象如下圖所示:由圖可知,0VtVe,【題型專雄】1.(2022?內(nèi)蒙古號和浩林?二*(?))若過點可以作三條直線與曲線。:y=ze,相切,則m的取值范圍是()【答案】D【解析】求出導(dǎo)函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)的幾何意義列出方程,即可求解.【詳解】設(shè)切點為(曲,協(xié)),過點尸的切線方程為y=(x0+Oe^,Cx—x0)+ge*1,代入點尸坐標,化簡為m=(-x(?-x0-l)e,1,即這個方程有三個不等根即可.令/(工)=(-x2-x-l)e\求導(dǎo)得:/'(h)=(-x-l)(s+2)eI.令/'(a;)>0,解得:-2<工<-1,所以/(工)在(-2,-1)上遞增;令#(ir)<0,解得:工<-2或工>一1,所以,㈤在(-00,-2)和(-l.+oo)上遞增.要使方程m=(一就一月‘一De,"有三個不等根即可.只需即=<工<一上.e e故選:D
(2022?廣東深圳?二?)已知a>0,若過點(a,b)可以作曲線沙=/的三條切線,則()A.b<0 B.0<b<a:, C.b>a3 D.b(b-a3)=0【答案】B【解析1設(shè)切點為(:c(),就),切線方程為y=k(:r-a)+b,求出函數(shù)的導(dǎo)函數(shù),即可得到\ _:,,(AC〈刈)—O>)tu—囚)整理得2端—3a就+6=0,令g(%)=2x:i—3ax2+b,利用導(dǎo)數(shù)說明函數(shù)的單調(diào)性,即可求出函數(shù)的極值,依題意9年)有三個零點,即可得到不等式組,從而得解;【詳解】解:設(shè)切點為(如就),切線方程為U=k(x一a)+b,由g=",所以式=3",所以式|『=八=3M,則{fc(Z03-a)+6=4所以2就-3鬲+b=0,令g(6)=2x3—3ax2+fe,則gr(x)=6x2—Gax=6x(x—a),因為a>0,所以當(dāng)0V()或±>a時g'(i)>0,當(dāng)OViVa時g'(i)<0,所以g(i)在(-8,0)和(a,4-oo)上單調(diào)遞增,在(0,a)上單調(diào)遞減,所以當(dāng)①=0時g(i)取得極大值,當(dāng)%=a時gGr)取得極小值,即g(i)極大值=g(0)=b,g(z)極小值=g(a)=b—a',依題意g(N)=2爐—3a/+匕有三個零點,所以g(c)極大值=g(O)=b>0且g(c)枝小值=g(a)=b-a3Vo,即0<b<a3;故選:B(2022?安徽?安慶市第二中學(xué)高二期末)若過點(a,b)(a>0)可以作曲線"=撫"的三條切線,則( )A.0<a<beb B.—aea<b<0C,()<ae2<fe+4D.—(a+1)<"'V0【答案】D【分析】設(shè)切點為(如電爐),利用導(dǎo)數(shù)的幾何意義及條件可得關(guān)于的的方程(xq-ax0-a)ex"=-b有三個不同的解,構(gòu)造函數(shù)〃c)=(小一如一0)院利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的性質(zhì)利用數(shù)形結(jié)合即得.【詳解】由題可得式=(x-Fl)eJ,qj b設(shè)切點(的,?6"),則(1o+l)el0= ,整理得(曷-ag-a)ex,1=-fe,x()-a由題意知關(guān)于。。的方程(式-ar()—Q)e*=-b有三個不同的解,設(shè)/(土)=(X2—ax—a)er, =(x+2)(x—a)eT,由/'(g)=0,得i=—2或i=a,又q>0,所以當(dāng)mV—2時,r(z)>0J(z)單調(diào)遞增,當(dāng)一2V7Vq時,r(。)<0,f(x)單調(diào)遞減,當(dāng)i>q時f(x)>0,/(x)單調(diào)遞增,當(dāng)G——8時/(%)T(),當(dāng)a:->+8時,/(工)T+8,且/(-2)=f(a)=e-—ae°V0,函數(shù)/(①)的大致圖像如圖所示,因為/(c)的圖像與直線g=-b有三個交點,所以0V—bV—,即一(q+4)Vbe?V0.e故選:D.【點睛】利用導(dǎo)數(shù)研究零點問題:
(1)確定零點的個數(shù)問題:可利用數(shù)形結(jié)合的辦法判斷交點個數(shù),如果函數(shù)較為復(fù)雜,可用導(dǎo)致知識確定極值點和單調(diào)區(qū)間從而確定其大致圖像;(2)方程的有解問題就是判斷是否存在零點的問題,可參變分離,轉(zhuǎn)化為求函數(shù)的值域問題處理.可以通過構(gòu)造函數(shù)的方法,把問題轉(zhuǎn)化為研究構(gòu)造的函數(shù)的零點問題;⑶利用導(dǎo)致研究函數(shù)零點或方程根,通常有三種思路:①利用最值或極值研究;②利用數(shù)步結(jié)合思想研究;③構(gòu)造輔助函數(shù)研究.4.(2022?山東率莊?高二期末)已知函數(shù)/㈤=(1+1”,過點”(1,£)可作3條與曲線,=/(工)相切的直線,則實數(shù)t的取值范圍是()【答案1D【分析】設(shè)切點為(a,(a+l)e"),利用導(dǎo)數(shù)的幾何意義求出切線的斜率A:=f'(a),利用點斜式寫出切線方程,將點M的坐標代入切線方程,可得關(guān)于a的方程有三個不同的解,利用參變分離可得t=(3—a2)ea,令g(x)=(3—x2)eJ,利用導(dǎo)數(shù)求出g(rr)的單調(diào)性和極值,則根據(jù)y=g(z)與v=t有三個不同的交點,即可求出實數(shù)t的取值范圍【詳解】設(shè)切點為(a,(a+l)e°),由/(工)=(工+l)e",得f'(x)=e"+(x+l)e*=(x+2)ex,所以切線的斜率為k—f'(a)=(a+2)en,所以切線方程為y—(a+l)e°=(a+2)eu(x—a),因為點在切線上,所以t—(a+l)ea=(a+2)ea(l—a),化簡整理得t=(3—a?)e",令g(x)=(3—x2)eT,則g'(x)=(3—2x—x2)eJ=—(re—1)(x+3)eT,所以當(dāng)工<—3或工>1時,g'(z)V0,當(dāng)一3<工<1時,9’(工)>0,所以9(工)在(—co,-3)和(1,+°°)上遞減,在(—3,1)上遞增,所以g(;r)的極小值為g(—3)=(3-9)e3="與,極大值為g⑴=2e,當(dāng)HV—3時,g(x)<0,所以g(z)的圖象如圖所示,因為過點M(l,t)可作3條與曲線相切的直線,所以y=g(z)的圖象與直線y=t有三個不同的交點,所以由圖象可得 rVtV0,e故選:D5.(2022?山東津坊?三模)過點。(1,小)(小€11)有幾條直線與函數(shù)/(%)=環(huán)的圖像相切,當(dāng)也取最大值時,m的取值范圍為()5 5 1A. 7VzmceB. <m<0C. <m<()D.vi<e【答案】B
【解析】求導(dǎo)分析/(I)=加1的圖象可得九=3,再設(shè)切點坐標為(斬加),由題可得【解析】求導(dǎo)分析/(I)=加1的圖象可得九=3,再設(shè)切點坐標為(斬加),由題可得7幾=(-曷+的+1)-ejM有三根,再構(gòu)造函數(shù)g(c)=(一/+£+1)??工求導(dǎo)分析圖象單調(diào)性與最值即可由/(, ?,*”)=(%?+1)<、故當(dāng)”;<-1時,/'⑺<(),/⑴單 2. /調(diào)遞減,且/(Mvo;當(dāng)工>一1時,/'(工)>。,/(工)單調(diào)遞增,結(jié)合圖象易得,過點/>(L")(meR)至多有3條直線與函數(shù)〃工)=一的 1■/圖像相切,故n=3. _3上1]/ . .此時,設(shè)切點坐標為(口,小),則切線斜率k=(x()+1)?&*",所以切線方 —1"程為y一土心""(x(l+1)?em'Cx-x()),將P(l,7n)代入得rn=(—式+g+1)?記,存在三條切線即函數(shù)m=(―a;2+x+l)?e’有三個不同的根,又g[x}=—(x—l)(x+2)易得在(-2,1)上,£㈤>0,g㈤單調(diào)遞增;在(-00,-2)和(L+8)±,g,(x)<0,g(x)單調(diào)遞減,畫出圖象可得當(dāng)g(-2)Vm<0,即一令<館<()時符合題意故選:B【點睛】本題主要考查了利用導(dǎo)數(shù)解決切線的問題,同時也考查了構(gòu)造函數(shù),求導(dǎo)分析單調(diào)性,進而確定根的個數(shù)與參數(shù)取值范圍的問題,屬于難題題型六,公切線間18【例1】(2023后貴州盾建義市新高考協(xié)作體)高三上學(xué)期入學(xué)質(zhì)量監(jiān)測數(shù)學(xué)(理)試題)若直線y=如+b是曲線y=e"i的切線,也是y=e,+2的切線,則A;=()A.In2 B.-ln2 C.2 D.-2【答案】C【分析】設(shè)直線U=for+b與沙=6/+2和?=e"’的切點分別為(電,留+2),㈤N1rH),分別求出切點處的直線方程,由已知切線方程,可得方程組,解方程可得切點的橫坐標,即可得到k的值.【詳解】設(shè)直線y=kr+b與y=e"+2和夕=e"’的切點分別為(孫^+2),(工2?什|),則切線方程分別為,y-(eI1+2)=eI'(x-x1),y—eI,+*=e支+i(a:—x2),化簡得,y=exx+e,'+2—hWy=eT1+'x-x^+'+eJ,+l依題意上述兩直線與y=kc+b是同一條直線,所以'(記+2-電/=一耍3+e^+1,解得割=E2,所以%=e"'=eln2=2.故選:C.【例2】(2022?全國三專題練習(xí))若函數(shù)f(x)=\nx與函數(shù)g(z)=/+工+4工V0)有公切線,則實數(shù)a的取值范圍是()A.(ln^Y,+8) B.(-1,+8) C.(1,+℃) D.(ln2,+8)
【答案】B【解析】分別求出導(dǎo)數(shù),設(shè)出各自曲線上的切點,得出兩個切線方程,由兩個切線方程可整理成a關(guān)于一個變量電的函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)求出函數(shù)的取值范圍即可求解.【詳解】設(shè)公切線與函數(shù)/(7)=Inx切于點A(xx,InxJ(xj>0),r(z)=q■,切線的斜率為上,則切線方程為y—Ina;!=—(x—a:i),即y=+Inn;]—1X\ X\設(shè)公切線與函數(shù)g(i)="+j:+a切于點以物,髭+g+a)(gV0),g'3)=2i+l,切線的斜率為2g+l,則切線方程為夕一(.+x2+a)=(2g+1)-g),即U=(2.+1)%一4+a=2x?+1所以有ixi[\nX]—1=-x')+a1因為電〉0,所以2亞+1>0,可得—,VgV0,0V2g+1V1,即0V—V1,- ~ X}由;=2g+l可得:g=小一3,所以Q=ln1]+c;-l=lnci+ -1=—In-4-4-(——1)—1,\ZXy2/ X]4'X\'令t=~~,則£€(0,1),Q=-r~(t- 一1一lilt= ^rt—liltT",Xi 4 4 2 4i殳h(t)=:廣——Int—^-(0<t<1),h'(t)—-yt-^ ~奈~~-= 彳力-4<0,所以”(t)在(0,1)上為減函數(shù),則h(t)>h(l)=4 R—斗=—1,所以a>—1,所以實數(shù)a的取值范圍是(-1,+8),故選:B.【點睛】方法點睛:求曲線過點A(a,b)的切線的方程的一般步驟是:(1)設(shè)切點P(4J(而))(2)求出y=/(z)在H=電,處的導(dǎo)數(shù)/'(與),即y=f(z)在點P(z,J(g))處的切線斜率;(3)構(gòu)建關(guān)系/'(工。)=號)三0解得亞;1q-a(4)由點斜式求得切線方程y-b=#(%)?(x-q).【例3】(2022?河北石家莊?高二期末)若兩曲線y=/—1與"=ainx-1存在公切線,則正實數(shù)a的取值可能是()A.1.2 B.4 C.5.6 D.2e【答案】ABO【分析】分別設(shè)切點分別為4(如小),0(g,"),由導(dǎo)數(shù)的幾何意義分別寫出切線方程,由題意切線方程相同,從而可得出q=-4工式Ing—1),設(shè)g(i)=4/一4/lni由導(dǎo)數(shù)求出其值域即可.【詳解】由y=爐一1,則。=2c,由y—a\nx-1,則v'—~設(shè)切線與曲線g="-1相切于點A(i],幼),則斜率為2xh所以切線方程為y—(xf-1)=2xi(x—%i),即y=2x}x—1—x?①
設(shè)切線與曲線g=aln0—1相切于點8(血,%),則斜率為:—,啊則切線方程為y—(alnx>—1)=—(x—x->),即沙=勺。+aln。)一q—1,②x2 x-(2為=0根據(jù)題意方程①,②表示同一條直線,則( g[alnx2-a=一①;所以a=-4曷(Ing-1),令g(4)=4/—4x2\nx(x>0),則gf(x)=4x(1—21ni),所以g(6)在(0,Ve)上單調(diào)遞增,在(”*,+8)上單調(diào)遞減,^(x)max=p(Ve)=2e,由題意q£(0,2e].故答案為:48?!纠?】(2022?全國?高三壽題練習(xí))已知曲線Ci:/(x)=e,+a和曲線C2:g(x)=ln(x+b)+a2(a,fe£R),若存在斜率為1的直線與G,G同時相切,則b的取值范圍是()A.[-¥,+8) B.[0.4-OO) C.(-00,1] D.(-83]【答案】D【解析】分別求出兩函數(shù)的導(dǎo)函數(shù),再分別設(shè)直線與兩曲線的切點的橫坐標,由于斜率為1即導(dǎo)數(shù)值為1分別求出切點橫坐標,可得切線方程,再根據(jù)切線方程系數(shù)相等得b與a的關(guān)系式,再根據(jù)二次函數(shù)性質(zhì)可求出b的取值范圍.【詳解】/'(工)=e[g'(rr)=二:,設(shè)斜率為1的切線在G,Q上的切點橫坐標分別為電,x2,兩點處的切線方程分別為y—(l+a)=a:和y-/=:!;—(1-b),故a+l=a~—1+b,即b=2+a—cr——(a—~J+---V-j-.故選:D.【例5】(2022?江芥?南京外國語學(xué)校模板覆測)若兩曲線y=/—1與y=a\nx-1存在公切線,則正實數(shù)a的取值范圍為()A.(0,2e] B.(0,e] C.[2e,+oo) D.(e,2e]【答案】A【解析】分別求出導(dǎo)數(shù),設(shè)出切點,得到切線方程,再由兩點的斜率公式,結(jié)合切點滿足曲線方程,運用導(dǎo)數(shù)求的單調(diào)區(qū)間、極值、最值即可得出a的取值范圍.【詳解】設(shè)4(?,靖—l),B(x2,aln?2—1),虱=2x,yi=—,^=2x1,fc2=—X ①2切線:g—(*—1)=2xi(X—為),即1/=2X}X—xf—1切線:y—(a\nx2—1)=—(x—x2),即y=x-a+alnx2-1,2r=ax2,.=q=4a?2(l—lnx2)—x{-1=—a+a\nx2—1令/(rr)=4x2(l—lnx),/r(x)=8rr(l-Inx)+4/(—:)=8z—8xlnx—4i=41—8x\nx=4x(1-21nx)=0,工=Vef(x)在(O,e)上單調(diào)遞增,在(6,+8)上單調(diào)遞減,所以/(工入心=八與=2e,.\a€(0,2e].故選:A.【例6】(20224慶市育才中學(xué)ili三階段練習(xí))若直線l:y=kx+b(k>1)為曲線/(工)=e""與曲線g(;r)=elnrr的公切線,則/的縱截距b=()A.0 B.1 C.e D.—e【答案】D【解析】設(shè)切點分別為⑶,小),(色旗),分別求出切線方程,再令切線方程相等;【詳解】設(shè),與/(/)的切點為⑶,劭),則由r(i)=e'T,有l(wèi):y=加時,+(1-xx)eT'~\同理,設(shè),與/⑻的切點為(如珀,由g'?=生,有l(wèi):y=—x+e(lnx2-1).X 62故卜 82、 解得1'或卜,;則=z或9=吻一e((I-g)e'L】=e(lnx2-l),[g=e.[g=1.因k>l,所以,為g=?時不成立.故!)=—e,故選:D.【例7】(2022?河南?南用中學(xué)高三階段練習(xí)(雙))若直線沙=的3+1)—1與曲線g=b相切,直線g=比(1+1)-1與曲線沙=Ini相切,則自自的值為()A.y B.1 C.e D.e2【答案】B【解析】設(shè)出切點,求出-ex,,自=根據(jù)斜率列出方程,得到Xiex'=1,glngu1,構(gòu)造/(①)=x\nx,X-2利用函數(shù)單調(diào)性和圖象特征,求出了2=日,從而求出答案.【詳解】設(shè)直線/=島(工+1)-1與曲線y=e,相切于點(工卜鏟),直線2/=居(4+1)-1與曲線,y=ln:r相切于點(gJng),則島=e",且叔=:;1,所以xyeT'=1,fc>=—,且 11,所以xAnx>=1,x2 附+1 “令/(①)=x\nxyfr(x)=1+Inz,當(dāng)°€(0,卷)時,廣㈤V0J㈤單調(diào)遞減,當(dāng)T€(9,+8)時,/'(1)>0,/(%)單調(diào)遞增,且"1)=0,lim/(x)=0,所以當(dāng)z£(0,1)時J(c)<0,x-4)因為/(工2)=glng=1,/(eX1)=?e"=1,即f(x2)=f(er')=l>0,所以gW(l,+oo),eT'€(1,+℃)),所以x2=,故島后=留?,-=1故選:B【點睛】對于不知道切點的切線方程問題,要設(shè)出切點,再根據(jù)斜率列出方程,進行求解.【題型專練】.已知函數(shù)/(:,:)=./hi/,</(/)="./ 若經(jīng)過點力(1,0)存在一條直線,與曲線”=/(力)和g=g(/)都相切,則。=()A.-1 B.1 C.2 D.3【答案】B【解析】先求得/3)在A(LO)處的切線方程,然后與g(c)=@/一n聯(lián)立,由a=()求解【詳解】解析:,?"(Z)=xlnx,Jr(x)=1+Inx,/./r(l)=1+Ini=1,fc=1,:.曲線y=/(i)在41,0)處的切線方程為g=z-1,由XJ得a/—2c+1=0,由A=4—4q=0,解得a=1.{y=ax"-x故選:B.【2020年新譯標3?理科】若直線,與曲線y=右和小+才=4?都相切,則/的方程為()D1 1 1 1A.y=2;r+1 B.y—2:r-|-- C.y——:r+1 D.〃=—x+—【解析】根據(jù)導(dǎo)數(shù)的幾何意義設(shè)出直線/的方程,再由直線與圓相切的性質(zhì),即可得出答案.【詳解】設(shè)直線,在曲線沙=心上的切點為(知/ii),則可)>。,函數(shù)y= 的導(dǎo)數(shù)為y=—7=-,則直線2的斜率k=/1=,2Tx 2“與設(shè)直線,的方程為g-W=2J—(x-斯),即%—2校而+x()=0,由于直線/與圓/+」2=《相切,則下=W,+4n()v5兩邊平方并整理得5就一4囚1-1=0,解得的=1,⑸)=—舍),則直線,的方程為z—2g+1=0,即y=~x+-y.故選:D.【點睛】本題主要考查了導(dǎo)數(shù)的幾何意義的應(yīng)用以及直線與圓的位置的應(yīng)用,屬于中檔題..(2022?河北省唐縣第一中學(xué)方三階盤練習(xí))已知函數(shù)f(j;)=alnx,g(i)=be,,若直線y=fcr(k>0)與函數(shù)/Gr),g(°)的圖象都相切,則a+y的最小值為()A.2 B.2e C.e2 D.Ve【答案】B【解析】利用導(dǎo)數(shù)的幾何意義分別得到a=ek、b=冬再運用基本不等式即可求解.【詳解】設(shè)直線V=kr與函數(shù)/(1),g(x)的圖象相切的切點分別為A(m,km),B(n,fcn).{km=alnma_ ,解得7n=e,Q=eh—Km又由gr(x)=be",有°:,解得九=1,b=&可得。+]=次+系>2a/?=2e,當(dāng)且僅當(dāng)a=e,b=(be=k e b Ac—時取“=”.e故選:B.(2022?全國4三+題練習(xí))若兩曲線?/= 與沙=3,存在公切線,則正實數(shù)a的取值范圍是()A.(0,2e] B.^-^-e C.D.[2c,+°°)【答案】B【解析1設(shè)公切線與曲線的切點為(工i,lnzi-1),(a;2,a芯),利用導(dǎo)致的幾何意義分別求沙=Inz-1和?=az?上的切線方程,由所得切線方程的相關(guān)系數(shù)相等列方程求參數(shù)關(guān)系,進而構(gòu)造函數(shù)并利用導(dǎo)致研究單調(diào)性求參數(shù)范圍.【詳解】設(shè)公切線與曲線y=Inz-1和y=ax'的交點分別為(電,1112;1—1),(g,a曷),其中工1>0,TOC\o"1-5"\h\z1 . \ 1z \ T,對于J=Inx—1有g(shù)'=一,則y=Inx—1上的切線方程為y-(InXj-1)=——(x—電),即q= F(ln^-2),對于沙=ax2有虱=2ax,則g=ax2上的切線方程為g—axi=2ax2(x—g),即U=2ag0—axj,(1 八—=2ag . 1 , 1co,/、所以《電~ ,有一-~~7=ln%i—2,即丁=2*—鬲111皿(11>0),Un電一2=-a曷 4眸 4a令g(£)=2x2-x2\nx,g[x)=3x-2x\nx—x(3—21nj;),令g'(力)=0,得了=。2,當(dāng)(0,e‘)時,g<i)>0,g(c)單調(diào)遞增,當(dāng)工€(e*+8)時,/(工)V0,g(H)單調(diào)遞減,所以9(H)皿=g(e?=ye3,故0V金,即a>ye-3.故選:B.【點睛】關(guān)鍵點點睛:應(yīng)用導(dǎo)數(shù)幾何意義求兩條曲線的含參切線方程,由公切線對應(yīng)系數(shù)相等得到相關(guān)參數(shù)方程,進而構(gòu)造函數(shù)研究單調(diào)性求參數(shù)范圍..(2022?全國?商三?題練習(xí))若僅存在一條直線與函數(shù)/(工)=alnx(a>0)和g(x)=/的圖象均相切,則實數(shù)a=()A.e B.Ve C.2e D.2\/e【解析】分別求出函數(shù)/(i)上切點(x2,alnx2)處的切線方程和g(c)上切點(%*)處的切線方程,消去電,得a=4送-4曷Ing,該問題轉(zhuǎn)化為g有唯一的值時,求a值,即可通過導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)拉(g)=4曷一4x11nx,的單調(diào)性即可得到答案.【詳解】設(shè)直線與g(i)=/的切點為(曲㈤),由g\x)=2x可知,該直線的斜率為2%,即該直線的方程為y—xi=2電(1—電),即為V=2xiX-x'i,設(shè)直線與/(%)=a\nx的切點為(g,alng),由ff(x)=—可知,該直線的斜率為—,即該直線的方程為y—a\nx2=—(x—x2),X X2 12即為y=-x+a(\nx2'-1),X'2丁僅存在一條直線與函數(shù)/(z)=alnx(a>0)和g(①)=x2的圖象均相切,?.<x2 ,,即a=4xi—4xi\nx2,(Q(lng_1)=X]令h(x2)=4冠—4Elng,則”'㈤)=8g—8glng—4x2=4g(1—21nx2),當(dāng)4x2(l—Zing)>0時,即0Vc2VVe,當(dāng)4x2(l—21nx2)V0時,即Ve<x2,即九(亞)在(0,Ve)上單調(diào)遞增,在,+8)上單調(diào)遞減,則h(x2)在1=,^處取得最大值,h(Ve)=4e—4eX5=2c,圖像為??,切線只有一條,即g的值唯一,,只有a=2e,故選:C6.若曲線g=Inr與曲線:一k有公切線,則實數(shù)k的最大值為()A.1+-l-ln2 B.-? z-ln2 C.1+D?&+-1-In2o2 o2 Z2 22【答案】cf_L=2x,【解析】根據(jù)導(dǎo)數(shù)的幾何意義求出兩曲線在切點的切線方程,可得(電 ■ ,整理得k=ln2g—(,lni|-1=—X'2-k武+1=f(l),利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性求出/(T)max即可得出結(jié)果.【詳解】設(shè)在曲線y=InZ上的切點為(電,111電),則切線斜率為(Inz)'_=—,工一句X\在曲線V=/一k上的切點為(g,/一上),切線斜率為(£?—k)'1工=町=2g,所以切線方程分別為y—Inrcj=—(i—g)、沙一曷+k=2g(i—g),xi即U=—c+InXj-1、g=2x)x—xj—k,i=2s電2 ,整理得k=ln2g—4+1,lna;i-1=-這—k設(shè)f(i)—ln2z——+l(x>0),則/'(z)=-^-—2x=令/(%)>0=>0<x< ,令/'(i)<0=>x>,故函教J(z)在(o,咨)上單調(diào)遞增,在(挈,+8).所以在(0,+<?)上>f3)max=/(^=-1-—^n~^~=1+*1112,如圖,由圖可知k44+/ln2,即k的最大值為/+Jln2.故選:C.題型七:切線平行、垂直、篁合問題【例1】(2023?全國?高三專題嫉習(xí))函數(shù)/(工)=lnx+ax存在與直線2/一y=0平行的切線,則實數(shù)a的取值范圍是()A.(-~,2] B.(-00,2-U(2--j-,2)C.(2,+oo) D.(0,+oo)【答案】B【分析】先求導(dǎo)數(shù),利用導(dǎo)致的幾何意義可求答案.
【詳解】函數(shù)/(。)=Inx4-ax存在與直線2宏一g=0平行的切線,即/'(h)=2在(0,+8)上有解,而/'(c)=-y+Q,所以Q=2—77,因為1>0,所以2—1V2,所以aV2.所以a的取值范圍是(-8,2).當(dāng)直線2出一沙=0就是/(。)=Inx+ax的切線時,設(shè)切點坐標(m,lnm4-am),f1_可得<m*°2 ,解得m=e,a=2——.\nm+am=2m所以實數(shù)a的取值范圍是:(-oo,2--i-)U(2--i-.2).故選:B.【例2】(2022?安徽?合肥一中模擬覆測(文))對于三次函數(shù)/(2),若曲線y=/(工)在點(0,0)處的切線與曲線”=時(工)在點(1,2)處點的切線重合,則:(2)=()A.-34 B,-14 C.-4 D.14【答案】B【解析】由/(0)=0得d=0,然后求得廣(工),由f(0)= 求得c=2,設(shè)g(x)=rf(x),由g⑴=2得/⑴=2及a+b=0,再由g'(1)=2得3a+26+2=0,解得a,b后可得(2).【詳解】設(shè)/(①)=Qi'+b-+ex+d(a*0),,//(0)=d=0,.\/(rc)=ax'+bx1+ex,:.fr(rr)=3ax2+2bx+c???/,(0)=C=y^-=2,設(shè)g(rr)=xf(x),則g(l)=/(I)=a+b+2=2,即a+b=0 ①又-:g'(x)=f(x)+xf'(x),,'.ff'(l)=f(l)+/'⑴=2,."(1)=0,即3a+2b+2=0……②由①?可得a=-2,b=2,c=2,二/⑵=一14.故選:B.【例3】(2022?全國?高三專曷?練習(xí))若直線z=a與兩曲線沙=e",y=Inz分別交于AB兩點,且曲線y=e,在點A處的切線為m,曲線y=lnZ在點B處的切線為則下列結(jié)論:①maC(0,+8),使得小〃n:②當(dāng)m〃”時,|48|取得最小值:③的用的最小值為2:④\AB\最小值小于1.其中正確的個數(shù)是()A.1 B.2 C.3 D.4【答案】C【解析】先利用導(dǎo)數(shù)求得兩條切線方程,令g(H)=/c,“一口,可知g(4)V0,g(l)>0,故存在零點,①正硫;|AB|=e"-lna,通過求導(dǎo)討論單調(diào)性可知有最小值,進而可以判斷最小值范圍,可以判斷②正確,③錯誤,④正確.【詳解】解:由直線z=a與兩曲線?/=e\y=lnz分別交于AB兩點可知:a>0曲線y=e工上4點坐標(a,e。),可求導(dǎo)數(shù)沙'=。0則切線m斜率總“=^",可知切線zn:y—ea=ea(x-a).
曲線g=lni上曲線g=lni上8點坐標(a,Ina),可求導(dǎo)數(shù)9'=1■,則切線n斜率除二十.e”-2VO,g(l)=e-1>0,由零點存在定理,3aE(4,1)使g(c)=0,即三q€(0,+8),使除,即m〃n,故①正確.|AB|=e。一Ina,令九(@)=ert—lna(a>0),/f(a)=e°——,由g(i)同理可知有q<)G,使e'=TOC\o"1-5"\h\zCL '/ , d()甯小⑷在a=。"處取最小值,即當(dāng)小〃兀時,明取得最小值,故②正確?\AB\min=e^-lnau,Vea,=an=In-^-=-Ina,,,.'.|XZ?|Illin=十+即是對勾函數(shù),在a()W(4,1)上是減/I i i\ , /函教,|48|”而W—4-l.-p+--2n€⑵胃),故③錯誤,④正確?、 ~2 ,故選:CM型專練】.(2022?山西太原?二#(&))已知函數(shù)/㈤=asinx+bcosx+ex圖象上存在兩條互相垂直的切線,且(r'+〃=1,則a+b+c的最大值為()A.2V3A.2V3B.2V2C.瓜D.72【答案】D【解析】根據(jù)已知條件用換元法令a=sin。,b=cos。,利用導(dǎo)數(shù)及三角函數(shù)的差的正弦公式即可得出導(dǎo)函數(shù)的范圍,根據(jù)已知條件得出c,再利用輔助角公式及三角函數(shù)的性質(zhì)即可求解.【詳解】由a2+b2=1,4^?=sinG,b=cos0,由/(h)=asinx+bcosx+ex,得廣㈤=acosx—bsinx+c=sinOcosz—cosflsinx+c=sin(0—ir)+c,所以c—1&/'(])&c+1由題意可知,存在g,g,使得/'⑶)/'(g)=-1,只需要加一1|匕+1|=匕2—1|>1,即62—1V—1,所以C?VO,C=0,a+b+c=a+b=sin。+cos/?=V2sin(0+亍)VV2所以a+b+c的最大值為V2.故選:D,【點睛】解決此題的關(guān)鍵是用換元思想,再利用存在兩條互想垂直的直線進而得出c,再利用三角函數(shù)的性質(zhì)即可求解..(2022?全國?高三專題練習(xí))已知函數(shù)/(%)=/+2]的圖象在點4為,/(nJ)與點B(g,/(g))(叫Vx,<0)處的切線互相垂直,則g—電的最小值為()QA.y B.1 C.y D.2【答案】B【解析】求出導(dǎo)函數(shù)/'(N),由切線垂直斜率乘積為一1得孫g的關(guān)系,計算g—電,用基本不等式求最小值得結(jié)論.【詳解】因為Xi<£C2<0,/(x)=x2+2x,所以r(c)=21+2,
所以函數(shù)AG在點處的切線的斜率分別為rej,r(①)因為函數(shù)/3)的圖象在點4,,處的切線互相垂直,所以r31)/'?)=-l所以(2皿+2)(2g+2)=-1,所以2q+2VO,2g+2>0,所以g—g=g[—(20]+2)+(2g+2)]>J—(2電+2)(2g+2)=1■,當(dāng)且僅當(dāng)一(2皿+2)=2①2+2=1,即第=—多,g=―時等號成立.所以g—皿的最小值為1.故選:B.(工2+1+2q(x0)1 /八、的圖象上存在不同的兩點使得曲-- 3>0)Jb線y=/(z)在這兩點處的切線重合,則實數(shù)a的取值范圍是()A.(-8,―B.(-1,-^-) C.(1,+°°) D.(-8,1)U(t,+8)【答案】B【解析】先根據(jù)導(dǎo)數(shù)的幾何意義寫出函數(shù)/(工)在點力、8處的切線方程,再利用兩直線重合的充要條件:斜率相等且縱截距相等,列出關(guān)系式,從而得出2a=:⑴-2加一8t+1),判斷單調(diào)性,可得出a的取值范圍.【詳解】解:當(dāng)了V0時J(z)=a?+]+2q的導(dǎo)數(shù)為7(%)=2t+1;當(dāng)工>。時,/(工)=--的導(dǎo)數(shù)為/'3)=工,X X設(shè)4B,/(電)),B(x2,/(x2))為該函數(shù)圖象上的兩點,且①iVg,當(dāng)為vc2Vo,或ov01Vg時,/'(電)*/'(g),故①1vovg,當(dāng)xj<o時,函數(shù)/3)在點4(皿J3i))處的切線方程為:y—(就+%+2a)=(2皿+1)3—%);當(dāng)g>0時,函數(shù)/(%)在點J(g))處的切線方程為“+」-=」7(z—g).12X2兩直線重合的充要條件是‘r=2ii+1①,一之=-a;+2a②,X2 x2由①及gV0Vg得0V1-<1,由①②令i=—,0<t<l,工2 2^2且2。=:(/一2/一8£+1),記2/=:(1-2/一8£+1)導(dǎo)數(shù)為式=/一£一2,且式V0在(0,1)恒成立,則函數(shù)沙=1?①一2產(chǎn)一8±+1)在(0,1)為減函數(shù),;?—2V2aV-4-,4實數(shù)Q的取值范圍是(一1,七).故選:B題型八,與切線相關(guān)的最值問題【例1】(2022?全國?高三寺題練習(xí))若點P是曲線片yx2-21nx上任意一點,則點P到直線n=工一3的距離的最小值為()a.¥ B.挈4 2【答案】A【解析】求出平行于直線y=z-的最小值為()a.¥ B.挈4 2【答案】A【解析】求出平行于直線y=z-3且與曲線?/= -21nc相切的切點坐標,再利用點到直線的距離公式,即可求解.【詳解】設(shè)平行于直線V=z—3且與曲線沙=-yj?—21nl相切的切線對應(yīng)切點為尸(%,y),Q、 9由y=-^x2—2lnx,則yr=3x——,9令娟=31 =1,解得c=1或%=一系舍去),故點P的坐標為(1號),故點尸到直線?/=工一3的最小值為:故選:A【例2】(2022?山東看港將第一中學(xué)高三開學(xué)考試)動直線I分別與直線廿=2工一1,曲線O=Inrr相交于48兩點,則的最小值為()A.艱 B.毯 C,1 D.7510 5【答案1A【解析】當(dāng)點B處的切線和直線歲=2工一1平行時,|43|的值最小,結(jié)合導(dǎo)數(shù)和解析式求得點B,再由點到直線距離公式即可求解.【詳解】設(shè)點4是直線y=2工一1上任意一點,點B是曲線?= —Ina;上任意一點,當(dāng)點B處的切線和直線y=2工一1平行時,這兩條平行線間的距離\AB\的值最小,因為直線y=2z—1的斜率等于2,Q 1曲線y=-yx2—\nx的導(dǎo)數(shù)y'=3① ,令式=2,可得2=1或①=一[(舍去),故此時點3的坐標為(1,今),|A3|miu=故選:A.2-1-等V5V51(),【例3】(2022?河南?許曷南中方三開學(xué)考試(?))已知函數(shù)y=e"+i的圖象與函數(shù)?=ln(x+1)+1的圖象關(guān)于某一條直線/對稱,若P,Q分別為它們圖象上的兩個動點,則這兩點之間距離的最小值為(AV21n2A,-2~nAV21n2A,-2~nV21n2B.-j一C.V2(
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