内容正文:
第八章 解析几何
微专题系列之数学应用——斜率公式的应用
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课时作业(四十二)
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第八章 解析几何
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斜率公式的应用主要形式有比较大小、求解点共线问题、求参数取值范围、求函数最值等.由于斜率公式具有把代数问题几何化的功能,因此在解答过程中,首先借助斜率公式的几何定义画出草图,然后利用斜率与倾斜角的关系,找出其边界情况,进而解决问题.现举例如下:
类型1 斜率模型的几何意义
【例1】 已知函数f(x)=log2(x+1),且a>b>c>0,则 eq \f(f(a),a) , eq \f(f(b),b) , eq \f(f(c),c) 的大小关系为________________________.(用“<”连接)
[思维过程]
明确目标→比较大小.
提取信息→已知函数f(x).
建立联系→画出函数图象,利用所求式子的几何意义比较大小.
思路导引→作出函数f(x)=log2(x+1)的大致图象,
如图所示,可知当x>0时,
曲线上各点与原点连线的斜率随x的增大而减小,因为a>b>c>0,所以 eq \f(f(a),a) < eq \f(f(b),b) < eq \f(f(c),c) .
答案: eq \f(f(a),a) < eq \f(f(b),b) < eq \f(f(c),c)
【练1】 已知关于x的函数f(x)=mx-1(m>1),设a>b>c>1,则 eq \f(f(a),a) , eq \f(f(b),b) , eq \f(f(c),c) 的大小关系是( )
A. eq \f(f(a),a) > eq \f(f(b),b) > eq \f(f(c),c)
B. eq \f(f(b),b) > eq \f(f(a),a) > eq \f(f(c),c)
C. eq \f(f(c),c) > eq \f(f(b),b) > eq \f(f(a),a)
D. eq \f(f(c),c) > eq \f(f(a),a) > eq \f(f(b),b)
A 解析:∵m>1,∴函数f(x)=mx-1是R上的增函数,且f(0)=0,作出函数f(x)=mx-1图象如图,设A(a,f(a)),B(b,f(b)),C(c,f(c)),
则OA的斜率k1= eq \f(f(a),a) ,OB的斜率k2= eq \f(f(b),b) ,OC的斜率k3= eq \f(f(c),c) ,
∵1<c<b<a,∴OC,OB,OA的倾斜角满足α3<α2<α1,
又∵tan α1=k1,tan α2=k2,tan α3=k3,且α3,α3,α1都是锐角,
∴k1>k2>k3,可得 eq \f(f(a),a) > eq \f(f(b),b) > eq \f(f(c),c) ,故选A.
类型2 求最值问题
【例2】 已知实数x,y满足y=x2-2x+2(-1≤x≤1),试求 eq \f(y+3,x+2) 的最大值和最小值.
[思维过程]
明确目标→求代数式最值.
提取信息→已知实数x,y满足的关系式.
建立联系→画出函数图象,利用所求式子的几何意义比较大小.
思路导引→如图,作出y=x2-2x+2(-1≤x≤1)的图象为抛物线的一部分即曲线段AB,
则 eq \f(y+3,x+2) 表示定点P(-2,-3)和曲线AB上任意一点(x,y)的连线的斜率k,连接PA,PB,
则kPA≤k≤kPB.
易得A(1,1),B(-1,5),
所以kPA= eq \f(1-(-3),1-(-2)) = eq \f(4,3) ,
kPB= eq \f(5-(-3),-1-(-2)) =8,
所以 eq \f(4,3) ≤k≤8,
故 eq \f(y+3,x+2) 的最大值是8,最小值是 eq \f(4,3) .
【练2】 (2023·重庆巴蜀中学高三阶段练习)实数x,y满足y= eq \r(2-x2) ,那么 eq \f(y,x+2) 的最大值为________________.
答案:1 解析:由y= eq \r(2-x2) 得x2+y2=2(y≥0),
所以点(x,y)的轨迹是以原点为圆心,半径为 eq \r(2) 的圆的上半部分,
eq \f(y,x+2) = eq \f(y-0,x-(-2)) 表示点(x,y)与点A(-2,0)连线的斜率,
过A作半圆的切线AB,切点为B,如图所示,
则OB⊥AB,
由于|OA|=2,|OB|= eq \r(2) ,|AB|= eq \r(22-(\r(2))2) = eq \r(2) ,
所以△OAB是等腰直角三角形,所以直线AB的斜率为1,即 eq \f(y,x+2) 的最大值为1.
$$