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微专题8 曲线的切线问题
导言 利用导数求解曲线的切线问题,在高考中重点考查导数的计算、四则运算法则和切线相关问题.曲线的切线问题常以选择题、填空题的形式考查,也常与函数的极值、最值问题相结合出现在解答题中.
【解析】 由题意,得f′(x)=3x2-3a.因为曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线与x轴平行,所以f′(1)=3-3a=0,解得a=1.
1 [人教A版选必二P82习题5.2T11改编]已知函数f(x)=x3-3ax-1,曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线与x轴平行,则实数a的值为( )
A. -3 B. -1
C. 0 D. 1
D
C
3 [人教A版选必二P104复习参考题5 T13改编]已知曲线y=x+lnx在点(1,1)处的切线与y=ax2+(2a+3)x+1的图象只有一个公共点,则实数a 的值为__________.
2
要点指引
1. 函数y=f(x)在x=x0处的导数f′(x0)就是曲线 y=f(x)在点(x0,f(x0))处的切线的斜率.
3. 公切线问题应根据两个函数的图象在切点处的斜率相等,并且切点不但在切线上而且在图象上,罗列出有关切点横坐标的方程组,通过解方程组进行求解.
4. 直线与抛物线相切的问题可以利用Δ来处理.
难点1 求切线方程
1
C
本题与【基础活动】的第1,2题对比,发现:都是在某点处的切线方程,该点就是切点.在做此类题目时要分清题目提供的点在曲线上还是在曲线外.
【解析】 由f(x)=x3-x+2sinx,得f ′(x)=3x2-1+2cosx,则f′(0)=1.又f(0)=0,故曲线y=f(x)在x=0处的切线方程为y=x,即x-y=0.
变式训练1 [2025海口模拟]已知函数f(x)=x3-x+2sinx,则曲线y=f(x)在x=0处的切线方程为( )
A. x-y=0
B. y=1
C. 2x+y=0
D. 2x-y=0
A
变式训练2 曲线y=ln|x|过坐标原点的两条切线的方程分别为 ____________,______________.
题后反思
1. 求曲线的切线方程要注意“过点P的切线”与“在点P处的切线”的差异,过点P的切线中,P不一定是切点,点P也不一定在已知曲线上,而在点P处的切线,必以P为切点.
2. 求曲线过点P(x0,y0)的切线,需分点P(x0,y0)是切点和不是切点两种情况求解.
(1) 当P是切点时,切线方程为y-y0=f′(x0)(x-x0);
(2) 当P不是切点时,可分以下几步完成:
第一步:设出切点P′(x1,f(x1));
第二步:写出过点P′(x1,f(x1))的切线方程为y-f(x1)=f′(x1)(x-x1);
第三步:将点P的坐标(x0,y0)代入切线方程求出x1;
第四步:将x1的值代入方程y-f(x1)=f′(x1)(x-x1),可得过点P(x0,y0)的切线方程.
难点2 由切线方程求参数
[2025全国一卷]若直线y=2x+5是曲线y=ex+x+a的切线,则a=______.
思路引导:本题考查导数的几何意义.题干关键:直线和曲线相切.由此联想到:(1) 切点既在直线上又在曲线上;(2) 切点处的导数值即为切线的斜率,根据以上两点构造方程组求得实数a的值.
2
4
本题与【基础活动】的第3,4题对比,发现:都涉及与切线有关的求参数问题,核心是根据曲线、切线、切点的三个关系列出参数的方程:1. 切点处的导数是切线的斜率;2. 切点在曲线上;3. 切点在切线上.
变式训练1 已知函数f(x)=(x+a)2+lnx的图象上存在不同的两点A,B,使得曲线y=f(x)在点A,B处的切线都与直线x+2y=0垂直,则实数a的取值范围是____________________.
B
题后反思 研究曲线过某点的切线条数问题,通常先设切点为P(x0,y0),则斜率k=f′(x0),过切点的切线方程为y-y0=f′(x0)(x-x0).又因为切线方程过点A(a,b),所以b-y0=f′(x0)(a-x0),然后解出x0的值,有多少个解对应有多少条切线.
难点3 公切线
若曲线y=ex+x在点(0,1)处的切线也是曲线y=ln(x+1)+a的切线,则a=__________.
思路引导:本题考查曲线的公切线.题干关键一:在点(0,1)处的切线.由此联想到:曲线的切点就是(0,1),对函数求导,求出曲线y=ex+x在点(0,1)的切线方程.将切点的横坐标代入导数得到切线的斜率,代入直线的点斜式方程即可求得切线方程.题干关键二:也是曲线y=ln(x+1)+a的切线.由此联想到:切点不明确,需要设切点为(x0,ln(x0+1)+a),求出对应的导数,利用公切线斜率相等求出x0,表示出切线方程,结合两切线方程相同即可求解.
3
ln2
本题与【基础活动】的第4题对比,发现:两题均是两曲线的公切线问题,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.但要注意直线与曲线有一个公共点,这条直线不一定是切线(如平行于双曲线的渐近线的直线与双曲线有唯一交点);反之,曲线与其切线不一定只有一个公共点(如三次函数的切线,三角函数的切线).
0或2
9
题后反思 函数的公切线问题,是导数的重要应用之一,利用导数的几何意义,通过双变量的处理,从而转化为零点问题,主要利用消元与转化,考查构造函数、数形结合能力,培养逻辑推理、数学运算素养.
2
4
1
3
1 已知函数f(x)为偶函数,当x<0时,f(x)=ln(-x)+x2,则曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程是( )
A. 3x-y-2=0 B. 3x+y-2=0
C. 3x+y+2=0 D. 3x-y+2=0
A
2
4
1
3
2 (多选)[2025无锡月考]已知f(x)=x2+4ax-b,g(x)=6a2lnx+b,a>0.若y=f(x),y=g(x)的图象有公共点P,且在该点处的切线重合,则实数b的可能取值为( )
ABC
2
4
1
3
2
4
3
1
3 [2025镇江中学模拟]若曲线y=(x+a)ex有两条过坐标原点的切线,则实数a的取值范围是___________________________.
(-∞,-4)∪(0,+∞)
2
4
3
1
4 [2025扬州模拟]若直线l既是曲线y=lnx的切线,也是曲线y=ex-2 的切线,则直线l的方程为________________________.
2
4
3
1