内容正文:
高考一轮总复习·数学·文科
名师讲坛·素养提升 MING SHI JIANG TAN SU YANG TI SHENG
两曲线的公共切线问题
例 5 (2022·全国甲卷)已知函数 f(x) = x3 -
x,g(x) = x2 + a,曲线 y = f(x)在点(x1,f(x1))处的切
线也是曲线 y = g(x)的切线.
(1)若 x1 = - 1,求 a;
(2)求 a 的取值范围.
[解析] (1)由题意知,f( - 1) = - 1 - ( - 1) =
0,f ′(x) = 3x2 - 1,f ′( - 1) = 3 - 1 = 2,
则 y = f(x)在点( - 1,0)处的切线方程为 y = 2(x
+ 1),
即 y = 2x + 2,设该切线与 g ( x) 切于点 ( x2,
g(x2)),g′(x) = 2x,
则 g′(x2) = 2x2 = 2,解得 x2 = 1,则 g(1) = 1 + a =
2 + 2,解得 a = 3.
(2)f ′(x) = 3x2 - 1,则 y = f(x)在点(x1,f(x1))处
的切线方程为 y - (x31 - x1) = (3x21 - 1)(x - x1),
整理得 y = (3x21 - 1)x - 2x31,
设该切线与 g(x)切于点(x2,g(x2)),g′(x) = 2x,
则g′(x2) = 2x2,
则切线方程为 y - (x22 + a) = 2x2(x - x2),
整理得 y = 2x2x - x22 + a,则
3x21 - 1 = 2x2,
- 2x31 = - x22 + a,
{
整理得 a = x22 - 2x31 =
3x21
2 -
1
2( )
2
- 2x31 =
9
4 x
4
1 -
2x31 -
3
2 x
2
1 +
1
4 ,令 h(x) =
9
4 x
4 - 2x3 - 32 x
2 + 14 ,
则 h′(x) = 9x3 - 6x2 - 3x = 3x(3x + 1) (x - 1),令
h′(x) > 0,解得 - 13 < x < 0 或 x > 1,
令 h′(x) < 0,解得 x < - 13 或 0 < x < 1,
则 x 变化时,h′(x),h(x)的变化情况如下表:
x -∞ , - 13( ) -
1
3 -
1
3 ,0( ) 0 (0,1) 1 (1, +∞ )
h′(x) - 0 + 0 - 0 +
h(x) ↘ 527 ↗
1
4 ↘ -1 ↗
则 h(x)的值域为[ - 1, + ∞ ),故 a 的取值范围为
[ - 1, + ∞ ).
[引申]本例中两曲线公切线方程为 .
名师点拨 MING SHI DIAN BO
同时和曲线 y = f(x)、y = g(x)都相切的直线称为
两曲线的公共切线. 设直线与曲线 y = f( x)切于( x1,
f(x1))与曲线 y = g(x)切于( x2,g( x2)),则切线方程
为 y - f(x1) = f ′(x1)(x - x1),即 y = f ′(x1)x + f(x1) -
f ′ ( x1 ) x1 同理 y = g′ ( x2 ) x + g(x2) - g′ ( x2 ) x2 .
∴
f ′(x1) = g′(x2)
f(x1) - f ′(x1)x1 = g(x2) - g′(x2)x2{ , 解 出 x1、 x2,
从而可得切线方程. 由此可知两曲线公切线的条数即
为上述方程组解的个数.
〔变式训练 3〕
若曲线 y = x + ln x 与曲线 y = ax2 + (a + 2) x + 1 存
在过点(0, - 1)的公切线,则 a = .
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第十二讲 导数在研究函数中的应用
第一课时 导数与函数的单调性
知识梳理·双基自测 ZHI SHI SHU LI SHUANG JI ZI CE
知 识 梳 理
知识点 函数的单调性
(1)设函数 y = f(x)在某个区间内 ,若
f ′(x) 0,则 f(x)为增函数,若 f ′(x) 0,则 f(x)
为减函数.
(2)求可导函数 f(x