内容正文:
利用导函数研究函数的切线问题
(典型题型归类训练)
题型一:“在点”型求切线方程 2
题型二:”过点”型求切线方程 6
题型三:已知切线方程求参数 10
题型四:过点切线条数 14
题型五:已知切线条数求参数 17
题型六:公切线问题 24
题型七:存在切线垂直平行重合问题 32
题型八:切线斜率或倾斜角范围问题 34
题型九:奇偶函数切线问题 36
题型一:“在点”型求切线方程
曲线在点处的切线指的是为切点的切线,如下图;
已知:函数的解析式.计算:函数在或者处的切线方程.
步骤:第一步:计算切点的纵坐标(方法:把代入原函数中),切点.
第二步:计算切线斜率.
第三步:计算切线方程.切线过切点,切线斜率。
根据直线的点斜式方程得到切线方程:.
【例1】函数在处的切线方程为 .(结果写成一般式)
【变式1-1】曲线在点处的切线方程为( )
A. B. C. D.
【变式1-2】已知曲线在点处的切线方程为,则___________.
【变式1-3】已知函数,函数(且)的图象过定点,若曲线在处的切线经过点,则实数的值为______.
【变式1-4】已知函数(其中)在处的切线为,则直线过定点的坐标为 .
【例2】已知曲线在处的切线与直线垂直,则实数 .
【变式2-1】设函数,则曲线在处的切线与两坐标轴围成的三角形的面积为( )
A. B. C. D.
【变式2-2】函数(、)在点处的切线斜率为,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【变式2-3】设曲线在点(1,1)处的切线与轴的交点的横坐标为,则
等于( )
A. B. C. D.1
【例3】若曲线在点处的切线与直线平行,则___________.
【变式3-1】等比数列中,,函数,则( )
A. B.
【变式3-2】设函数是两两不等的常数),则_________.
1.曲线在点处的切线方程为( )
A. B. C. D.
2.曲线在处的切线与坐标轴围成的面积为( )
A. B. C. D.
3.若函数的图象在处的切线与直线垂直,则的值为( )
A. B.2或 C.2 D.1或
4.若曲线在点处的切线方程为,则( )
A. B. C. D.不存在
5.过曲线上一点且与曲线在点处的切线垂直的直线的方程为
A. B.
C. D.
6.已知曲线在点处的切线的倾斜角为,则( )
A. B. C.-2 D.
7.若曲线在点处的切线方程是,则( )
A. B. C. D.
8. 已知函数的图象在点处的切线与轴的交点的横坐标为,其中,,则 .
9.已知函数,若曲线在处的切线方程为,则 .
10.已知函数在点处的切线与直线平行,则实数 .
题型二:”过点”型求切线方程
“过点”型求切线方程
过点的切线是指切线过点,点是否切点均可,切线可多条,如下图.
已知:函数的解析式.计算:过点(无论该点是否在上)的切线方程.
步骤:第一步:设切点
第二步:计算切线斜率;计算切线斜率;
第三步:令:,解出,代入求斜率
第四步:计算切线方程.根据直线的点斜式方程得到切线方程:.
【例1】已知曲线,过点作曲线的切线,则切线方程 .
【变式1-1】函数过原点的切线方程是_______.
【变式1-2】过点作曲线的切线,则该切线的斜率为( )
A.1 B. C. D.
【变式1-3】过点作曲线的切线,则切线方程是__________.
1.函数过点的切线方程为( )
A. B. C.或 D.或
2.已知函数,则曲线过坐标原点的切线方程为( )
A. B. C. D.
3.若经过点P(2,8)作曲线的切线,则切线方程为( )
A. B.
C.或 D.或
4.过原点与曲线相切的一条切线的方程为 .
5. 已知曲线的切线过原点,则此切线的斜率为 .
6.过点作曲线的切线,则切线方程为 .
7.过点与曲线相切的直线方程为 .
8. 已知函数,求经过点的曲线的切线方程.
9.过点且与曲线相切的直线方程为
10.已知曲线的一条切线经过点,求该切线方程.
11.过点作曲线的两条切线,则这两条切线的斜率之和为______.
12.已知曲线,曲线过点的切线方程.
题型三:已知切线方程求参数
已知切线或切点求参数问题,核心是切点,根据切点可以把曲线、切线、切点的三个关系联系起来,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.
【例1】若直线与曲线相切,则实数a的值为( )
A. B.0 C. D.
【变式1-1】已知直线与曲线相切,则( )
A.1 B.2 C. D.
【变式1-2】若直线是曲线的切线,则 .
【变式1-3】已知曲线在点处的切线与曲线相切,则 .
【例2】已知直线与曲线相切,则的最小值为
【变式2-1】若直线与曲线相切,则的最小值为( )
A. B.-2 C.-1 D.0
【变式2-2】已知直线与曲线相切于点,若,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
【变式2-3】已知是曲线的一条切线,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【变式2-4】已知直线与函数的图象相切,则的最小值为 .
1.若直线与曲线相切,则实数( )
A. B. C. D.
2.已知直线与曲线相切,则的最小值为( )
A. B. C. D.
3.已知函数,若曲线的一条切线的方程为,则 .
4.已知曲线在点处的切线与曲线相切,则 .
5.已知,直线与曲线相切,则 .
6.对给定的实数,总存在两个实数,使直线与曲线相切,则的取值范围为 .
7.若直线是曲线的一条切线,则的最小值为( )
A. B. C.ln 2 D.
8.已知直线:,函数,若存在切线与关于直线对称,则__________.
9.已知直线y=kx+b为曲线f(x)=lnx的一条切线,则k⋅b的取值范围为 .
题型四:过点切线条数
已知,过点,可作曲线的()条切线问题
第一步:设切点
第二步:计算切线斜率;
第三步:计算切线方程.根据直线的点斜式方程得到切线方程:.
第四步:将代入切线方程,得:,整理成关于得分方程;
第五步:题意已知能作几条切线,关于的方程就有几个实数解;
”过点型“切线条数判断:
1. 有几个切点横坐标,就有几条切线。
2.切线条数判断,转化为关于切点横坐标的新的函数零点个数判断。
【例1】已知曲线,则过点可向引切线,其切线条数为( )
A. B. C. D.
【变式1-1】已知函数,则过点(0,0)可作曲线的切线的条数为( )
A.3 B.0 C.1 D.2
【变式1-2】经过点作曲线的切线有( )
A.1条 B.2条 C.3条 D.4条
【变式1-3】已知函数,过点可作曲线切线的条数为
A.0 B.1 C.2 D.3
【例2】已知是奇函数,则过点向曲线可作的切线条数是( )
A.1 B.2 C.3 D.不确定
【变式2-1】函数为上的奇函数,过点作曲线的切线,可作切线条数为( )
A.1 B.2 C.3 D.不确定
1.已知函数,则曲线过点的切线有( )
A.0条 B.1条 C.2条 D.3条
2.已知过点且与曲线相切的直线的条数有( )条.
A.0 B.1 C.2 D.3
3.已知函数,则过点可作曲线的切线的条数为( )
A.0 B.1 C.2 D.3
4.过点做曲线的切线,最多有 条.
5.已知函数,过点可作曲线的切线条数为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
题型五:已知切线条数求参数
已知切线条数求参数,其实就是转换成切线方程根的个数问题求参数。
【例1】已知,如果过点可作曲线的三条切线.则下列结论中正确的是( )
A. B. C. D.
【变式1-1】若曲线有三条过点的切线,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
【变式1-2】若曲线 有且仅有一条过坐标原点的切线,则正数a的值为( )
A. B. C. D.
【变式1-3】若曲线有两条过坐标原点的切线,则a的取值范围为__________.
【变式1-4】若函数在处的切线与的图像有三个公共点,则的取值范围 .
【例2】已知函数,若过点可作两条直线与曲线相切,则下列结论正确的是( ).
A. B. C.的最大值为2 D.
【变式2-1】若过点可以作曲线的两条切线,则( )
A. B. C. D.
【变式2-2】过点作曲线的两条切线,切点分别为,,则( )
A. B. C.1 D.2
【变式2-3】若过点可作曲线的两条切线,则点可以是( )
A. B. C. D.
【例3】已知函数,过点作曲线的两条切线,切点分别为和,若,则实数( )
A.0 B.1 C.2 D.3
【变式3-1】过点作曲线的两条切线,切点分别为,,则( )
A. B. C.1 D.2
1.已知函数,若过点能作三条直线与的图像相切,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
2.若过点可以作曲线的两条切线,则( )
A. B. C. D.
3.若经过点可以且仅可以作曲线的一条切线,则下列选项正确的是( )
A. B. C. D.或
4.若过点可以作曲线的两条切线,则( )
A. B. C. D.
5.若过点可以作曲线的两条切线,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
6.过点作曲线切线有且只有两条,则b的取值范围为( )
A. B. C. D.
7.已知过点作曲线的切线有且仅有两条,则实数a的取值可能为( )
A. B. C. D.
8.过点作曲线的切线,若切线有且只有两条,则实数的取值范围是___________.
9.若过点可作出曲线的三条切线,则实数的取值范围是___________
题型六:公切线问题
公切线问题基本步骤:
1.设两切点,求出两切点对应的斜率,且=。
公切线问题应根据两个函数在切点处的斜率相等,并且切点不但在切线上而且在曲线上,罗列出有关切点横坐标的方程组,通过解方程组进行求解.
已知和存在()条公切线问题
第一步
设的切点
设的切点
求公切线的斜率
写出并整理切线
整理得:
整理得:
联立已知条件
消去得到关于的方程,再分类变量,根据题意公切线条数求交点个数;
消去得到关于的方程再分类变量,根据题意公切线条数求交点个数;
【例1】若直线y=kx+b是曲线y=lnx+2的切线,也是曲线y=ln(x+1)的切线,则b= .
【变式1-1】若直线是曲线与曲线的公切线,则( )
A.26 B.23 C.15 D.11
【变式1-2】若直线是曲线的切线,也是曲线的切线,则 .
【变式1-3】已知直线是函数与函数的公切线,若是直线与函数相切的切点,则____________.
【例2】试写出曲线与曲线的一条公切线方程 .
【变式2-1】已知函数,若直线是曲线与曲线的公切线,则的方程为( )
A. B. C. D.
【变式2-1】写出曲线与的一条公切线方程: .
【例3】若曲线与曲线有公切线,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【变式3-1】若两曲线与存在公切线,则正实数a的取值范围是 .
【变式3-2】若曲线 与曲线 存在公共切线,则的取值范围为 .
【变式3-3】已知函数 若曲线与曲线存在2 条公切线, 求a的取值范围.
【例4】若存在过点的直线与曲线和都相切,则实数 .
【变式4-1】曲线过点的切线也是曲线的切线,则 ;
1.已知直线:既是曲线的切线,又是曲线的切线,则( )
A.0 B. C.0或 D.或
2.若直线是曲线的切线,也是的切线,则( )
A. B. C. D.
3.曲线与曲线有公切线,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
4.若存在直线,使得函数和对其公共定义域上的任意实数都满足,则称此直线为和的“隔离直线”.已知函数,,若和存在唯一的“隔离直线”,则( )
A. B. C. D.
5.斜率为的直线与曲线和圆都相切,则实数的值为( )
A.或 B.或 C.或 D.或
6.若直线与曲线相切,直线与曲线相切,则的值为( )
A.1 B. C. D.
7.已知直线y=kx+b是曲线y=ln(1+x)与y=2+lnx的公切线,则k+b= .
8.已知直线l:y=kx+b是函数f(x)=ax2(a>0)与函数g(x)=ex的公切线,若(1,f(1))是直线l与函数f(x)相切的切点,则b= .
9.已知曲线与的公切线为,则实数 .
10.若曲线与曲线存在2条公共切线,则a的值是_________.
11.若二次函数的图象与曲线存在公共切线,则实数的取值范围为 .
12.若曲线与存在公共切线,则实数的取值范围是 .
题型七:存在切线垂直平行重合问题
【例1】函数在区间的图象上存在两条相互垂直的切线,则的取值范围( )
A. B. C. D.
【变式1-1】已知函数的图象上存在不同的两点,使得曲线在点处的切线都与直线垂直,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【变式1-2】已知函数的图象上存在不同的两点、,使得曲线在这两点处的切线重合,则点的横坐标的取值范围可能是( )
A., B. C., D.
1.已知函数的图像在,两个不同点处的切线相互平行,则下面等式可能成立的是( )
A. B. C. D.
2.函数在区间的图象上存在两条相互垂直的切线,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
3.若函数的图象上存在互相垂直的切线,则实数的值为 .
4.已知函数f(x)=x3-2x2+3x(x∈R)的图象为曲线C.若在曲线C上存在两条相互垂直的切线,求其中一条切线与曲线C的切点的横坐标的取值范围.
题型八:切线斜率或倾斜角范围问题
【例1】过函数图象上一动点作函数图象的切线,则切线的倾斜角的取值范围是( )
A. B. C. D.
【变式1-1】已知函数f(x)=x3-2x2+3x(x∈R)的图象为曲线C.求过曲线C上任意一点切线斜率的取值范围;
【变式1-2】已知函数,设曲线在点处切线的斜率为,若均不相等,且,则的最小值为 .
1.已知曲线与轴交于点,设经过原点的切线为,设上一点横坐标为,若直线,则所在的区间为( )
A. B. C. D.
2.过函数图像上一个动点作函数的切线,则切线倾斜角范围为( )
A. B. C. D.
3.点P在曲线上移动,设点P处切线的倾斜角为,则角的范围是( )
A. B. C. D.
4.已知直线l与曲线相切,则下列直线中可能与l平行的是( )
A. B. C. D.
题型九:奇偶函数切线问题
求奇偶函数在某点的切线方程,有两种常见的方法:
1.根据奇偶性求出对称区间的解析式,然后再利用该解析式求导求斜率。
2.根据奇偶函数的性质,奇函数在对称点处的切线斜率相同,偶函数在对称点的切线斜率相反,求出斜率后利用点斜式方程求切线方程
【例1】.已知函数f(x)是偶函数,当x<0时,f(x)=x3﹣x+1,则曲线y=f(x)在x=1处的切线方程为( )
A.2x+y﹣1=0 B.2x﹣y﹣3=0 C.2x+y﹣3=0 D.2x﹣y﹣1=0
【变式1-1】已知f(x)为偶函数,当x≤0时,f(x)=e-x-1-x,则曲线y=f(x)在点(1,2)处的切线方程是__y=2x
【变式1-2】已知函数的定义域为,是偶函数,当时,,则曲线在点处的切线斜率为( )
A. B. C.2 D.
【变式1-3】已知函数,为的导函数,则 .
1.已知f(x)=ln(1+x)﹣ln(a﹣bx)是奇函数,则f(x)在点(0,f(0))处的切线方程为( )
A.y=2x B.y=x C.y=0 D.y=﹣2x
2.已知为奇函数,且当时,,其中为自然对数的底数,则曲线在点处的切线方程为 .
2
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$$
利用导函数研究函数的切线问题
(典型题型归类训练)
题型一:“在点”型求切线方程 1
题型二:”过点”型求切线方程 8
题型三:已知切线方程求参数 15
题型四:过点切线条数 23
题型五:已知切线条数求参数 28
题型六:公切线问题 40
题型七:存在切线垂直平行重合问题 55
题型八:切线斜率或倾斜角范围问题 59
题型九:奇偶函数切线问题 62
题型一:“在点”型求切线方程
曲线在点处的切线指的是为切点的切线,如下图;
已知:函数的解析式.计算:函数在或者处的切线方程.
步骤:第一步:计算切点的纵坐标(方法:把代入原函数中),切点.
第二步:计算切线斜率.
第三步:计算切线方程.切线过切点,切线斜率。
根据直线的点斜式方程得到切线方程:.
【例1】函数在处的切线方程为 .(结果写成一般式)
【答案】
【详解】因为,所以,
因为,所以,
所以在处的切线方程为,整理得,
故答案为:.
【变式1-1】曲线在点处的切线方程为( )
A. B.
C. D.
【解题思路】应用导数的几何意义求解即可.
【解答过程】因为,所以,即切点坐标为,由,所以,所以在点处的切线方程为,即.
故选:B.
【变式1-2】已知曲线在点处的切线方程为,则___________.
【答案】
【分析】根据导数的几何意义可得,根据切点坐标可得,列方程求解.
【详解】,则
∵在点处的切线方程为
∴可得,解得则故答案为:.
【变式1-3】已知函数,函数(且)的图象过定点,若曲线在处的切线经过点,则实数的值为______.
【答案】
【分析】先求出(且)所经过的定点的坐标,然后根据导数的几何意义求出在处的切线方程,最后把点的坐标代入切线方程,即可得值.
【详解】函数(且)的图象恒过点,
因为,
则在处的切线的斜率为,又,
所以切线方程为,因为切线经过点,
所以,解得.故答案为:
【变式1-4】已知函数(其中)在处的切线为,则直线过定点的坐标为 .
【答案】
【详解】根据题意:函数在处有切线,切点为,
又,故切线斜率为,
直线的方程为,
该直线过定点的坐标为.
故答案为:
【例2】已知曲线在处的切线与直线垂直,则实数 .
【答案】-2
【详解】因为,定义域为,所以,
所以曲线在处的切线斜率为,
因为曲线在处的切线与直线垂直,
所以不符合题意,所以直线的斜率为,
所以,所以.
故答案为:.
【变式2-1】设函数,则曲线在处的切线与两坐标轴围成的三角形的面积为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】,
则,
即该切线方程为,即,
令,则,令,则,
故该切线与两坐标轴所围成的三角形面积.
故选:A.
【变式2-2】函数(、)在点处的切线斜率为,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】的定义域为R,,
又在点处的切线斜率为,∴,
∴,
当且仅当,即,时,“”成立,
∴的最小值为.
故选:C.
【变式2-3】设曲线在点(1,1)处的切线与轴的交点的横坐标为,则
等于( )
A. B. C. D.1
【答案】
【解析】对求导得,令得在点(1,1)处的切线的斜率1,在点(1,1)处的切线方程为,令,得,则
.故选B.
【例3】若曲线在点处的切线与直线平行,则___________.
【答案】
【分析】令,利用导数的几何意义得出的值.
【详解】令,
则
所以,
,当时,
又该函数在点处的切线与直线平行,所以故答案为:
【变式3-1】等比数列中,,函数,则( )
A. B.
【答案】C
【解析】令,则,且有意义,于是.故选.
【变式3-2】设函数是两两不等的常数),则_________.
【答案】0
【解析】因为,所以,
同理:,所以原式
.
1.曲线在点处的切线方程为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】设曲线在点处的切线方程为,
因为,
所以,
所以
所以
所以曲线在点处的切线方程为.
故选:C
2.曲线在处的切线与坐标轴围成的面积为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】,所以,故切线方程为,
故切线的横截距为,纵截距为,故切线与坐标轴围成的面积为
故选:A.
3.若函数的图象在处的切线与直线垂直,则的值为( )
A. B.2或 C.2 D.1或
【答案】B
【分析】由两线垂直可知处切线的斜率为5,利用导数的几何意义有,即可求的值.
【详解】由题意知:直线的斜率为,则在处切线的斜率为5,
又∵,即,
∴,解得或,故选:B.
4.若曲线在点处的切线方程为,则( )
A. B.
C. D.不存在
【答案】A
【详解】由切线方程可以看出其斜率是2,又曲线在该点处的切线的斜率就是函数在该点处的导数,
即
故选:A
5.过曲线上一点且与曲线在点处的切线垂直的直线的方程为
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】根据导数的几何意义,可得切线斜率k,进而可得所求直线斜率,代入点斜式方程,整理即可得答案.
【详解】由题意得,所以在点处切线斜率,
则所求直线斜率,
所以直线方程为,整理得.故选:A
6.已知曲线在点处的切线的倾斜角为,则( )
A. B. C.-2 D.
【答案】B
【详解】由题意知在曲线上,所以.
又,所以曲线在点处的切线的斜率为.
又因为曲线在点处切线的倾斜角为,所以切线的斜率为1.
故而.由解得,所以.
故选:B
7.若曲线在点处的切线方程是,则( )
A. B. C. D.
【答案】AD
【详解】因为点在直线上,所以.
由,则求导可得,
所以在点处的切线的斜率为.
故选:AD.
8. 已知函数的图象在点处的切线与轴的交点的横坐标为,其中,,则 .
【答案】
【解析】∵y=ex,∴y′=ex,
∴y=ex在点(ak,eak)处的切线方程是:y-eak=eak(x-ak),
整理,得eakx-y-akeak+eak=0,
∵切线与x轴交点的横坐标为ak+1,
∴ak+1=ak-1,
∴{an}是首项为a1=0,公差d=-1的等差数列,
∴a1+a3+a5=0-2-4=-6.
故答案为:-6.
9.已知函数,若曲线在处的切线方程为,则 .
【答案】
【解析】函数,,
若曲线在处的切线方程为,则切点坐标为,切线斜率,
则有,解得,
所以.
故答案为:.
10.已知函数在点处的切线与直线平行,则实数 .
【答案】
【详解】由题设,则,故.
故答案为:
题型二:”过点”型求切线方程
“过点”型求切线方程
过点的切线是指切线过点,点是否切点均可,切线可多条,如下图.
已知:函数的解析式.计算:过点(无论该点是否在上)的切线方程.
步骤:第一步:设切点
第二步:计算切线斜率;计算切线斜率;
第三步:令:,解出,代入求斜率
第四步:计算切线方程.根据直线的点斜式方程得到切线方程:.
【例1】已知曲线,过点作曲线的切线,则切线方程 .
【答案】
【分析】设切点坐标为,求出切线方程,代入点求出,从而可得切线方程.
【详解】设切点坐标为,由,得,
所以曲线在点处的切线方程为.
因为切线过点,所以,解得.
所以切线方程为.故答案为:.
【变式1-1】函数过原点的切线方程是_______.
【答案】.【分析】设切点为,根据导数的几何意义求出函数切点为的切线方程,再根据切线过原点求出,即可得解.
【详解】解:设切点为,,则,故切点为的切线方程为,
又因此切线过原点,所以,解得,所以函数过原点的切线方程是,即.故答案为:.
【变式1-2】过点作曲线的切线,则该切线的斜率为( )
A.1 B. C. D.
【答案】C
【分析】设切点为,然后表示出切线方程,再将代入可求出,然后将代入导函数中可求得结果.
【详解】设切点为,由,得
所以切线方程为,即,
将代入得,解得,
所以切线的斜率为.故选:C
【变式1-3】过点作曲线的切线,则切线方程是__________.
【答案】
【分析】求解导函数,设切点坐标,求解,从而设出切线方程,代入点计算,即可求出答案.
【详解】函数定义域为,,
设切点为,,
所以切线方程为,
代入,得,
解得:,所以切线方程为,
整理得:.故答案为:
1.函数过点的切线方程为( )
A. B. C.或 D.或
【答案】C
【详解】由题设,若切点为,则,
所以切线方程为,又切线过,
则,可得或,
当时,切线为;当时,切线为,整理得.
故选:C
2.已知函数,则曲线过坐标原点的切线方程为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】设切点为,,则切线斜率为,
所以,所求切线方程为,
将原点坐标代入所求切线方程可得,即,解得,
因此,所求切线方程为.
故选:C.
3.若经过点P(2,8)作曲线的切线,则切线方程为( )
A. B.
C.或 D.或
【解题思路】因为P点在曲线上,所以需要分两种情况讨论,P点为切点和P点不为切点,分别根据导数的几何意义求解切线方程即可.
【解答过程】①易知P点在曲线上,当P点为切点时,.
②当P点不是切点时,设切点为,由定义可求得切线的斜率为.
∵A在曲线上,
∴,
∴,
∴,
∴,
解得或 (舍去),
∴,k=3,
此时切线方程为y+1=3(x+1),
即.
故经过点P的曲线的切线有两条,方程为或.
故选:D.
4.过原点与曲线相切的一条切线的方程为 .
【答案】或或(写出其中一条即可)
【详解】解:设曲线表示抛物线的一部分,
设其切线方程为,代入,
得.由,得.
当时,,符合题意,
当时,,均符合题意,
所以切线方程.
设的切线的切点为.
由,得,,
得切线方程为.
将的坐标代入切线方程,得,
所以,所以切线方程为.
故答案为:或或(写出其中一条即可)
5. 已知曲线的切线过原点,则此切线的斜率为 .
【答案】
【解析】设切点坐标为(a,lna),
∵y=lnx,∴y′,切线的斜率是,
切线的方程为y-lna(x-a),
将(0,0)代入可得lna=1,∴a=e,
∴切线的斜率是;
6.过点作曲线的切线,则切线方程为 .
【答案】
【详解】因为点不在曲线上,设切点,且,则,①
又,则切线斜率为,②
由①②解得,,所以,切线的斜率为,
切线方程为,即.
故答案为:.
7.过点与曲线相切的直线方程为 .
【答案】
【解析】设切点坐标为,,.
则切线方程为,因为在切线上,
所以,即
又,所以,
令,,当时,,
所以在上单调递增,
所以方程只有唯一解为.
即切点坐标为,故所求切线方程为,即.
故答案为:
8. 已知函数,求经过点的曲线的切线方程.
【答案】 或
【解析】设切点坐标为P(a,a3-4a2+5a-4),
∵f(x)=x3-4x2+5x-4,∴f′(x)=3x2-8x+5,
∴切线的斜率为f′(a)=3a2-8a+5,
由点斜式可得切线方程为y-(a3-4a2+5a-4)=(3a2-8a+5)(x-a),①
又根据已知,切线方程过点A(2,-2),
∴-2-(a3-4a2+5a-4)=(3a2-8a+5)(2-a),即a3-5a2+8a-4=0,
∴(a-1)(a2-4a+4)=0,即(a-1)(a-2)2=0,
解得a=1或a=2,
将a=1和a=2代入①可得,切线方程为y+2=0或x-y-4=0,
故经过点A(2,-2)的曲线f(x)的切线方程为或
9.过点且与曲线相切的直线方程为
【答案】或
【解析】设切点为,因为,所以,故切线方程为,
又因为切线过点,所以,整理得,解得或,
当时,切线方程为,即,
当,切线方程为,即.
10.已知曲线的一条切线经过点,求该切线方程.
【答案】 或
【解析】设切点为(m,n),
y=4x2的导数为y′=8x,
则切线的斜率为k=8m,
切线方程为y-n=8m(x-m),
代入(0,-1)可得n=8m2-1,
又n=4m2.
则有4m2-1=0,
解得m或,
则切线的斜率为2或-2.
即有过点(0,-1)的切线方程为或.
11.过点作曲线的两条切线,则这两条切线的斜率之和为______.
【答案】【分析】考虑与时,设出切点坐标,求出相应的切线方程,将代入,得到相应的斜率,相加得到答案.
【详解】时,,设切点,则,切线过,
,,时,,切点,
,切线过,,,
故.故答案为:.
12.已知曲线,曲线过点的切线方程.
【解析】
设切点为,则切线斜率,
切线方程为
切线过点
解得或,
则切线方程为或.
【点拨】
① 本题点不一定是切点,故可先设切点,利用“在某点处的切线”方法求出含参数的切线方程,再把点代入求出,进而容易得到切线方程;
② 如何求解方程?
方法一 拆项分组因式分解
或
方法二 待定系数法
先由方程特点猜出有一个解是,则可知是的因式,
设,把右式展开易得,
则
或
题型三:已知切线方程求参数
已知切线或切点求参数问题,核心是切点,根据切点可以把曲线、切线、切点的三个关系联系起来,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.
【例1】若直线与曲线相切,则实数a的值为( )
A. B.0 C. D.
【答案】A
【详解】,则,
设直线l与曲线的切点,则直线l的斜率,
由于直线斜率为,则,解得,
所以,即切点为,
故,解得.
故选:A.
【变式1-1】已知直线与曲线相切,则( )
A.1 B.2 C. D.
【答案】B
【详解】设切点为,
,故斜率为,
则切线方程为,
整理得,
所以,解得.
故选:B
【变式1-2】若直线是曲线的切线,则 .
【解析】依题意得
设切点
则由导数的几何意义可得 ①
点在切线上 ②
点在曲线上 ③
由①,②, ③联立得,解得或
的值为或.
【变式1-3】已知曲线在点处的切线与曲线相切,则 .
【答案】/
【详解】因为的导数为,则,
所以曲线在处的切线方程为,即,
又切线与曲线相切,设切点为,
因为,所以切线斜率为,解得,
所以,则,解得.
故答案为;.
【例2】已知直线与曲线相切,则的最小值为
【答案】1
或 由,知定义域为,
设切点为,,,
所以,故切点为,代入直线方程,
则,
,
令,,
令,解得,
当时,,单调递减,
当时,,单调递增,
则,
故的最小值为1.
故选:B
【变式2-1】若直线与曲线相切,则的最小值为( )
A. B.-2 C.-1 D.0
【答案】C
【解析】设切点坐标为.由已知,得,则,
解得.
又切点在切线与曲线上,
所以,所以.
令,则.
令,解得.当时,,则在上单调递增;
当时,,则在上单调递减.
所以,即,所以,则的最小值为-1.
故选:C.
【变式2-2】已知直线与曲线相切于点,若,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】因为,所以,∴.
又∵切点在直线上,
∴,解得.∴.
令,则,,
令,解得:;令,解得:;
可得在上单调递增,在上单调递减,
时,,时,,
当趋近负无穷时,趋近,;,
故的取值范围为.
故选:B.
【变式2-3】已知是曲线的一条切线,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】因为,所以,
设切点为,则,
所以切线方程为,即,
所以,则,
令,则,
当时,,当时,,
所以在上单调递减,在上单调递增;
则.
故选:B.
【变式2-4】已知直线与函数的图象相切,则的最小值为 .
【答案】/
【解析】设切点为,,所以切线的斜率,
则切线方程为,即,
故,
令,则,
当时,,单调递减,
当时,,单调递增,
所以,即的最小值为.
故答案为:
1.若直线与曲线相切,则实数( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】设切点为,由可得,则,
所以,解得,即.
.故选:D.
2.已知直线与曲线相切,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】设切点为,则,解得,
所以.令,所以,
令,解得,令,解得,
所以在上单调递减,在上单调递增,所以.
故选:A
3.已知函数,若曲线的一条切线的方程为,则 .
【答案】3
【详解】设切点坐标为,易知,
则,由切线方程为可得,
即,解得,即切点坐标为,
将代入切线方程可得,解得.
故答案为:3
4.已知曲线在点处的切线与曲线相切,则 .
【答案】
【解析】f(x)=x•lnx的导数为y′=lnx+1,
曲线f(x)=x•lnx在x=e处的切线斜率为k=2,
则曲线f(x)=x•lnx在点(e,f(e))处的切线方程为y=2x-e.
由于切线与曲线y=x2+a相切,故y=x2+a可联立y=2x-e,得 x2-2x+a+e=0,
所以由△=4-4(a+e)=0,解得a=1-e,
故答案为:.
5.已知,直线与曲线相切,则 .
【答案】2
【解析】设切点坐标为,对函数求导得,
则切线斜率,得,
所以,且,
则,即.
故答案为:2.
6.对给定的实数,总存在两个实数,使直线与曲线相切,则的取值范围为 .
【答案】
【解析】由得,设切点坐标为,则,
消去可得,所以,
令,则,当1时,单调递增;
当时,令,则,
所以在区间上单调递减,因为,
所以当时,,即单调递增.
因为当趋近于0时,趋近于负无穷大,当从1左边趋近于1时,趋近于正无穷大,
当从1右边趋近于1时,趋近于负无穷大,当趋近于正无穷大时,趋近于0,
作出的大致图象,
所以若对给定的实数,总存在两个实数,使直线与曲线相切,
则的取值范围为.
故答案为:
7.若直线是曲线的一条切线,则的最小值为( )
A. B. C.ln 2 D.
【答案】B
【详解】设直线与曲线相切的切点为,由求导得,
于是,则,,
设,求导得,
当时,,函数递减,当时,,函数递增,
因此当时,,
所以的最小值为.
故选:B
8.已知直线:,函数,若存在切线与关于直线对称,则__________.
【答案】【分析】先求与关于直线对称的直线,再利用切点是切线与曲线的公共点以及导数的几何意义即可求解
【详解】在直线:上取两点,点,关于对称的点分别为,
点关于直线对称的点为)设直线关于直线对称的直线为,则过点,
则,直线的方程为,即,由得,
因为函数存在切线与关于直线对称,即存在切线方程为
设切点为,则解得故答案为:
9.已知直线y=kx+b为曲线f(x)=lnx的一条切线,则k⋅b的取值范围为 (﹣∞,] .
【分析】设切点坐标,由直线y=kx+b是曲线y=lnx的一条切线,把k与b用含有t的代数式表示,求得kb=,令g(t)=,再由导数求其最大值得答案.
【解答】解:设切点坐标为(t,lnt),
由f(x)=lnx,得f′(x)=,则f′(t)=,
则过切点的切线方程为y﹣lnt=,即y=,
∴k=,b=lnt﹣1,
则kb=,令g(t)=,则g′(t)=,
则当t∈(0,e2)时,g′(t)>0,g(t)单调递增,当t∈(e2,+∞)时,g′(t)<0,g(t)单调递减,
∴.
∴k⋅b的取值范围为(﹣∞,].
故答案为:(﹣∞,].
题型四:过点切线条数
已知,过点,可作曲线的()条切线问题
第一步:设切点
第二步:计算切线斜率;
第三步:计算切线方程.根据直线的点斜式方程得到切线方程:.
第四步:将代入切线方程,得:,整理成关于得分方程;
第五步:题意已知能作几条切线,关于的方程就有几个实数解;
”过点型“切线条数判断:
1. 有几个切点横坐标,就有几条切线。
2.切线条数判断,转化为关于切点横坐标的新的函数零点个数判断。
【例1】已知曲线,则过点可向引切线,其切线条数为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】设切点为,利用导数求出曲线在切点处的切线方程,再将点的坐标代入切线方程,可得出关于的方程,解出该方程,得出该方程根的个数,即为所求.
【详解】设在曲线上的切点为,,则,
所以,曲线在点处的切线方程为,
将点的坐标代入切线方程得,即,解得,,.
因此,过点可向引切线,有三条.故选:C.
【变式1-1】已知函数,则过点(0,0)可作曲线的切线的条数为( )
A.3 B.0 C.1 D.2
【答案】D【分析】分析可得不是切点,设切点,根据导数的几何意义,求得切线的斜率k,根据点P和点坐标,可求得切线斜率k,联立即可得答案.
【详解】∵点不在函数的图象上,∴点不是切点,设切点为(),
由,可得,则切线的斜率,
∴,解得或,故切线有2条.故选:D.
【变式1-2】经过点作曲线的切线有( )
A.1条 B.2条 C.3条 D.4条
【答案】C
【详解】因为,
设切点为,所以曲线在点处的切线方程为.
将代入,得即:或,
所以,此时,切点为;
或
因为,所以方程有两个不同的根,且根不为0,所以方程共有3个不同的根,即经过点作曲线的切线有3条.
故选:C.
【变式1-3】已知函数,过点可作曲线切线的条数为
A.0 B.1 C.2 D.3
【答案】C【分析】设出切点坐标,根据导数的几何意义及切线所过点求出切点个数,从而可得答案.
【详解】设切点为 ,所以 ,整理得;
令,由,得,当时,为单调递增函数;
当时,为单调递减函数;所以;
又,,
所以有两个不同的根,即切线的条数为2,故选:C.
【例2】已知是奇函数,则过点向曲线可作的切线条数是( )
A.1 B.2 C.3 D.不确定
【答案】C
【分析】根据给定条件,求出a,再求出函数的导数,设出切点坐标,借助导数的几何意义列出方程求解作答.
【详解】因函数是奇函数,则由得恒成立,则,
即有,,
设过点向曲线所作切线与曲线相切的切点为,
而点不在曲线上,则,整理得,
即,解得或,即符合条件的切点有3个,
所以过点向曲线可作的切线条数是3.故选:C
【变式2-1】函数为上的奇函数,过点作曲线的切线,可作切线条数为( )
A.1 B.2 C.3 D.不确定
【答案】A
【详解】,故,,
,,
设切点为,则,且,
整理得到,解得,,
故切线方程为,
故选:A
1.已知函数,则曲线过点的切线有( )
A.0条 B.1条 C.2条 D.3条
【答案】C
【详解】设切点为A,直线AP的斜率为k,则,
又,,
∴
又方程的判别式为,且,
∴ 方程有两个不同的解,
∴ 曲线过点的切线有两条,
故选:C.
2.已知过点且与曲线相切的直线的条数有( )条.
A.0 B.1 C.2 D.3
【答案】C【分析】设出切点的坐标,然后根据导数的几何意义求出曲线的切线,根据切线过点,结合关于切点横坐标的方程解的个数进行求解即可.
【详解】设曲线的切点的坐标为,由,
因此该曲线切线的斜率为,
所以该曲线切线的方程为:,该切线过点,
所以有,解得或,
因此过点且与曲线相切的直线的条数有2条.故选:C
3.已知函数,则过点可作曲线的切线的条数为( )
A.0 B.1 C.2 D.3
【解题思路】设切点为,根据导数的几何意义求得在切点处的切线方程,再将代入,求得的值,即可得解.
【解答过程】解:因为,所以,
设切点为,
所以在切点处的切线方程为,
又在切线上,所以,
即,
整理得,解得或,
所以过点可作曲线的切线的条数为2.
故选:C.
4.过点做曲线的切线,最多有 条.
【答案】 3
【解析】设切点为P(x0,x03-3x0),f′(x0)=3x02-3,
则切线方程y-x03+3x0=(3x02-3)(x-x0),
代入A(2,1)得,2x03-6x02+7=0.
令y=2x03-6x02+7=0,则由y′=0,得x0=0或x0=2,
且当x0=0时,y=7>0,x0=2时,y=-1<0.
所以方程2x03-6x02+7=0有3个解,
则过点A(2,1)作曲线f(x)=x3-3x的切线的条数是3条.
5.已知函数,过点可作曲线的切线条数为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】B
【详解】解法一 由,得.设切点坐标为,
则切线方程为,
把代入可得,即,
因为,所以该方程有2个不同的实数解,故切线有2条.
解法二 由,得,令,得.
当时,,当时,,
故在上单调递减,在上单调递增,
故的极小值为,且,则点在曲线的下方,
数形结合可知,过点可作曲线的2条切线.
故选:B
题型五:已知切线条数求参数
已知切线条数求参数,其实就是转换成切线方程根的个数问题求参数。
【例1】已知,如果过点可作曲线的三条切线.则下列结论中正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】设切点为,,∴切线斜率为,
∴切线方程为,将代入得方程,即,
由题设该方程有3个不等实根.
令,,
当时,,当时,,当时,,
所以在上递增,在上递减,在上递增,
所以在时取得极大值,在时取得极小值,
由三次函数图象知,解得,
因为可以推出,,所以也正确.
故选:D
【变式1-1】若曲线有三条过点的切线,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】设该切线的切点为,则切线的斜率为,
所以切线方程为,
又切线过点,则,整理得.
要使过点的切线有3条,需方程有3个不同的解,
即函数图象与直线在R上有3个交点,
设,则,
令,令或,
所以函数在上单调递增,在和上单调递减,
且极小值、极大值分别为,如图,
由图可知,当时,函数图象与直线在R上有3个交点,
即过点的切线有3条.
所以实数a的取值范围为.
故选:B.
【变式1-2】若曲线 有且仅有一条过坐标原点的切线,则正数a的值为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】设,则,
设切点为,则,
所以切线方程为,
又该切线过原点,所以,
整理得①,因为曲线只有一条过原点的切线,
所以方程①只有一个解,故,解得.
故选:A
【变式1-3】若曲线有两条过坐标原点的切线,则a的取值范围为__________.
【答案】或.【分析】设切点坐标,根据导数的几何意义得到,再根据曲线有两条过坐标原点的切线得到方程有两个解,让,解不等式即可.
【详解】由得,设切点坐标为,则,整理得,因为曲线有两条过坐标原点的切线,所以方程有两个解,故,解得或.故答案为:或.
【变式1-4】若函数在处的切线与的图像有三个公共点,则的取值范围 .
【答案】
【详解】当时,,所以切点的坐标为,
当时,,,所以切线的斜率,
所以切线的方程为:
而,即过点
当切线过点时,切线与函数的图象有三个公共点,
将代入切线方程得:,得
当切线与相切时,切线与数的图象只有两个公点,
设切线:与在处相切,
由,得,
所以,得,,所以切点坐标为
代入切线:,得,
因此在处的切线与的图像有三个公共点时,的取值范围为:.
故答案为:.
【例2】已知函数,若过点可作两条直线与曲线相切,则下列结论正确的是( ).
A. B.
C.的最大值为2 D.
【答案】A
【解题思路】由导数几何意义切线斜率可得(),进而将问题转化为方程有两个不等的正实根,即可得范围可判断A项、B项,,,可判断C项、D项.
【解析】由可得,设切点为(),则,
又因为,即,
整理得(),
因为过点可作两条直线与函数相切,
所以方程有两个不等的正实根,
所以,解得,所以,
故A项正确,B项错误;
对于C项、D项,取,,满足,此时,,故C项、D项错误;
故选:A.
【变式2-1】若过点可以作曲线的两条切线,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】设切点坐标为,
,切线斜率,在点处的切线方程为:;
切线过点,,
过点可以作曲线的两条切线,
令,则与有两个不同交点,
,
当时,,在上单调递增,不合题意;
当时,若,则;若,则;
在上单调递减,在上单调递增,
,,即,
又,.
故选:C.
【变式2-2】过点作曲线的两条切线,切点分别为,,则( )
A. B. C.1 D.2
【答案】B
【解析】由题意得,过点作曲线的两条切线,
设切点坐标为,则,即,
由于,故,,
由题意可知,为的两个解,则,,
故.
故选:B
【变式2-3】若过点可作曲线的两条切线,则点可以是( )
A. B. C. D.
【答案】D【分析】设切点的坐标为,求得切线方程为,把点代入得,根据题意得到有两个不等的实根,结合,得到,根据选项逐项验证,即可求解.
【详解】由函数,可得,
设切点的坐标为,则在切点处的切线方程为,
把点代入,可得,
整理得,因为过点可作曲线的两条切线,
则方程有两个不等的实根,
所以,即,
分别把点代入验证,可得只有满足,
所以点可以是.故选:D.
【例3】已知函数,过点作曲线的两条切线,切点分别为和,若,则实数( )
A.0 B.1 C.2 D.3
【答案】B
【详解】由题意知,
因为与曲线相切,
所以,整理得,
同理,
则,是方程的两个实数根,
所以,
所以.
故选:.
【变式3-1】过点作曲线的两条切线,切点分别为,,则( )
A. B. C.1 D.2
【答案】A
【详解】由,得,
设切点坐标为,
则,切线方程为,
将代入可得,即,
依题意关于的方程有两个不同的解、,
即关于的方程有两个不同的解、,
.
故选:A.
1.已知函数,若过点能作三条直线与的图像相切,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】由已知:,故,设切点为
根据导数的几何意义,知切线斜率为,切线方程为,
将点坐标代入切线方程可得
化简可得
即函数与函数有三个不同的交点.
故,
当时,,函数单调递减;
当时,,函数单调递增;
当时,,函数单调递减.
则当时,有极小值,
当时,有极大值.
所以的取值范围为.
故选:D.
2.若过点可以作曲线的两条切线,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】设曲线在点处的切线为,
由可知直线的斜率为,
故直线的方程为,
将代入直线可得关于的方程具有两个不相等的正数解,
构造函数,
则,
当时,单调递减;
当时,单调递增,
且当时,;
,当,即时,,
即当时,;
故为了使方程有两个不相等的正数解,
则须使.
故选:B.
3.若经过点可以且仅可以作曲线的一条切线,则下列选项正确的是( )
A. B. C. D.或
【答案】D
【详解】设切点.因为,所以,
所以点处的切线方程为,
又因为切线经过点,所以,即.
令,则与有且仅有1个交点,,
当时,恒成立,所以单调递增,显然时,,于是符合题意;
当时,当时,,递减,当时,,递增,所以,
则,即.
综上,或.
故选:D
4.若过点可以作曲线的两条切线,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解题思路】设切点点,写出切线方程,将点代入切线方程得,此方程有两个不同的解,利用导数求b的范围.
【解析】在曲线上任取一点, ,
所以曲线在点处的切线方程为.
由题意可知,点在直线上,可得,
令函数,
则.
当时,,此时单调递减,
当时,,此时单调递增,
所以.
设,
所以,
所以当时,,在上单调递增,
当时,,在上单调递减,
所以,
所以,
所以,
当时,,所以,
当时,,所以,
的图象如图:
由题意可知,直线与的图象有两个交点,则.
故选:B
5.若过点可以作曲线的两条切线,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】在曲线上任取一点,对函数求导,得,
所以曲线在点处的切线方程为.
由题意可知,点在直线上,可得.
令,则.
当时,单调递减,
当时,单调递增,
所以,且当时,,当时,,
又直线与曲线的图象有两个交点,
所以的取值范围为.
故选:C
6.过点作曲线切线有且只有两条,则b的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】设切点为,
由,则,
所以过的切线方程为,即,
故有且仅有两根,
设,则,
当时,,此时单调递增;
当,,此时单调递减,
又当时,,,,
所以的图象如下:
故有且仅有两根,则b的取值范围为.
故选:A.
7.已知过点作曲线的切线有且仅有两条,则实数a的取值可能为( )
A. B. C. D.
【答案】D【分析】设切线切点为,后由切线几何意义可得切线方程,代入,可得,则过点作曲线的切线有且仅有两条,等价于关于的方程有两个不同实根,即可得答案.
【详解】设切线切点为,因,
则切线方程为:,代入,
得,因,则.
因过点作曲线的切线有且仅有两条,则有且仅有两个不等实根,则或.则符合题意.故选:D
8.过点作曲线的切线,若切线有且只有两条,则实数的取值范围是___________.
【答案】【分析】利用导数几何意义,求得切线方程,根据该方程过点,且方程有两个根,再构造函数,利用导数研究函数的性质,即得.
【详解】因为,则,设切点为(),,
所以切线方程为,代入,得,
即这个关于的方程有两个解,令(),,
故在上单调递增,在上单调递减,所以当时,函数有最大值,,
且,,所以.故答案为:.
9.若过点可作出曲线的三条切线,则实数的取值范围是___________
【答案】【分析】根据函数切线的求解方法,设切点求切线方程,代入点,根据方程与函数的关系,将问题转化为两个函数求交点问题,利用导数,作图,可得答案.
【详解】由已知,曲线,即令,则,
设切点为,切线方程的斜率为,
所以切线方程为:,将点代入方程得:,整理得,
设函数,过点可作出曲线的三条切线,
可知两个函数图像与有三个不同的交点,
又因为,由,可得或,
则当或时,;当时,,
所以函数在,上单调递减,在上单调递增,
所以函数的极大值为,函数的极小值为,
如图所示,当时,两个函数图像有三个不同的交点.故答案为:.
题型六:公切线问题
公切线问题基本步骤:
1.设两切点,求出两切点对应的斜率,且=。
公切线问题应根据两个函数在切点处的斜率相等,并且切点不但在切线上而且在曲线上,罗列出有关切点横坐标的方程组,通过解方程组进行求解.
已知和存在()条公切线问题
第一步
设的切点
设的切点
求公切线的斜率
写出并整理切线
整理得:
整理得:
联立已知条件
消去得到关于的方程,再分类变量,根据题意公切线条数求交点个数;
消去得到关于的方程再分类变量,根据题意公切线条数求交点个数;
【例1】若直线y=kx+b是曲线y=lnx+2的切线,也是曲线y=ln(x+1)的切线,则b= 1﹣ln2 .
【分析】先设切点,然后利用切点来寻找切线斜率的联系,以及对应的函数值,综合联立求解即可
【解答】解:设y=kx+b与y=lnx+2和y=ln(x+1)的切点分别为(x1,kx1+b)、(x2,kx2+b);
由导数的几何意义可得k==,得x1=x2+1
再由切点也在各自的曲线上,可得
联立上述式子解得;
从而kx1+b=lnx1+2得出b=1﹣ln2.
【变式1-1】若直线是曲线与曲线的公切线,则( )
A.26 B.23 C.15 D.11
【解题思路】先由,利用切线斜率为-1求得切点,再将切点代入切线方程求得a,然后设切线与的切点为,利用切线斜率为-1和切点在切线上求解.
【解答过程】解:因为,
所以,由,解得或(舍去),
所以切点为,
因为切点在切线上,解得,
所以切线方程为,
设切点为,
由题意得,解得,
所以,
故选:D.
【变式1-2】若直线是曲线的切线,也是曲线的切线,则 .
【解析】设直线与和的切点分别为()和(),
则切线分别为,,
化简得:,,
依题意有:,
由方程①得,代入方程②解得,
则.
故答案为:.
【点拨】先分别求出两条切线,由于是公切线,所以它们是同一直线,两切线的斜率和轴上的截距相等.
【变式1-3】已知直线是函数与函数的公切线,若是直线与函数相切的切点,则____________.
【答案】【分析】求出导函数,,由得切线方程,设图象上的切点为,由导数几何意义得切线方程,两直线重合求得,从而得值.
【详解】,,又,
所以切线的方程为,即,
设直线与相切的切点为,,
所以切线方程为,即,
所以,解得,所以.故答案为:.
【例2】试写出曲线与曲线的一条公切线方程 .
【答案】或(写出一个即可)
【详解】设公切线与曲线切于点,
与曲线切于点.
由,得.由,得.
令,即,则,
且,
即,
化为,
所以,解得或.
当时,,,
此时切线的方程为,即.
当时,,,
此时切线的方程为,即.
综上可知,切线的方程为或,写出任意一个即可.
故答案为:或,写出任意一个即可.
【变式2-1】已知函数,若直线是曲线与曲线的公切线,则的方程为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】设与曲线相切于点,与相切于点,
由,可得的斜率,所以①,
又由,可得,所以,即②,
又因为③,
将②③代入①中,可得,由③易知,,则④,
将④代入③,可得,则,
令,则,当时,单调递减;
当时,单调递增.所以,当且仅当时取等号,
故,可得,所以,
所以的方程为,即.
故选:B.
【变式2-1】写出曲线与的一条公切线方程: .
【答案】(或)(答案不唯一)
【详解】设公切线与曲线相切的切点为,与曲线相切的切点为,
由,求导得,由,求导得,
于是,即有,公切线方程为,
显然该切线过点,因此,
整理得,即,解得或,
当时,,公切线方程为,当时,,公切线方程为.
故答案为:
【例3】若曲线与曲线有公切线,则实数的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】设公切线与函数切于点,
由,得,所以公切线的斜率为,
所以公切线方程为,化简得,
设公切线与函数切于点,
由,得,则公切线的斜率为,
所以公切线方程为,化简得,
所以,消去,得,
由,得,
令,则,
所以在上递减,
所以,
所以由题意得,
即实数的取值范围是,
故选:A
【变式3-1】若两曲线与存在公切线,则正实数a的取值范围是 .
【答案】
【详解】由题可知,,,
设与曲线相切的切点为,与相切的切点为,
则有公共切线斜率为,则,,
又,,可得,
即有,即,
可得,,
设,,,
可得时,,在上单调递增,
当时,,在上单调递减,,
可得处取得极大值,且为最大值,
则正实数a的取值范围,
故答案为:
【变式3-2】若曲线 与曲线 存在公共切线,则的取值范围为 .
【解析】在点的切线斜率为,
切线方程为;
在点的切线斜率为,切线方程为;
如果两个曲线存在公共切线,那么两切线相同,
则有,
,,
由②①,得,即,
代入得,
存在公共切线,等价于方程有解,
由的图象有交点即可.
设它们刚好相切,切点为,
则,且,
解得,
由图易得要满足题意,
又,
故答案为 .
【点拨】得到”有解”,可用分离参数法转化为有解,
即与有交点,从而转化为求函数的的值域;
在递增,在递减,
且.
【变式3-3】已知函数 若曲线与曲线存在2 条公切线, 求a的取值范围.
【答案】.
【详解】设曲线上切点,则切线斜率为,方程为,
依题意,切线与曲线相切,于是方程有两个相等的正实根,
而,则,且,即有,
由公切线有两条,得关于的方程:有两个不同的实数解,
令,则与的图象有两个交点,
由,求导得,由,得,
当时,单调递减;当时,单调递增,
因此,函数的图象如图,
观察图象知,当,即时,直线与函数的图象有两个交点,
所以a的取值范围是.
【例4】若存在过点的直线与曲线和都相切,则实数 .
【答案】 或
【解析】设直线与曲线y=x3的切点坐标为(x0,y0),
则,则切线的斜率k=3x02=0或k,
若k=0,此时切线的方程为y=0,
由,
消去y,可得ax2x-9=0,
其中△=0,即()2+36a=0,
解可得a;
若k,其切线方程为y(x-1),
由,
消去y可得ax2-3x0,
又由△=0,即9+9a=0,
解可得a=-1.
故或.
【变式4-1】曲线过点的切线也是曲线的切线,则 ;
【答案】 【分析】根据导数的几何意义可求出;
【详解】由得,
设曲线过点的切线的切点为,
则切线的斜率为,切线方程为,
由于该切线过点,所以,
设该切线与曲线切于,因为,所以,所以该切线的斜率为,
所以切线方程为,将代入得,得,
所以,所以,所以,所以.
1.已知直线:既是曲线的切线,又是曲线的切线,则( )
A.0 B. C.0或 D.或
【答案】D【分析】本题主要求切线方程,设两个曲线方程的切点,由两条切线均为,通过等量关系可得到的取值.
【详解】,,,设切点分别为,
则曲线的切线方程为:,化简得,,
曲线的切线方程为:,化简得,,,故,解得e或.当e,切线方程为,故.
当,切线方程为,故,则.
故的取值为或.故选:D
2.若直线是曲线的切线,也是的切线,则( )
A. B. C. D.
【答案】C【分析】设直线与和的切点分别为,,
分别求出切点处的直线方程,由已知切线方程,可得方程组,解方程可得切点的横坐标,即可得到的值.
【详解】设直线与和的切点分别为,,
则切线方程分别为,,,化简得,
依题意上述两直线与是同一条直线,
所以,,解得,所以.故选:C.
3.曲线与曲线有公切线,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】两个函数求导分别为,
设,图象上的切点分别为,,
则过这两点处的切线方程分别为,,
则,,所以,
设,,,
令,所以,
所以在上单调递增,且,
则在上单调递减,在上单调递增,
所以,.
故选:B.
4.若存在直线,使得函数和对其公共定义域上的任意实数都满足,则称此直线为和的“隔离直线”.已知函数,,若和存在唯一的“隔离直线”,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】当与相切时,只有唯一的“隔离直线”,
且“隔离直线”为公切线.设切点为,
则即所以.
故选:D.
5.斜率为的直线与曲线和圆都相切,则实数的值为( )
A.或 B.或 C.或 D.或
【答案】A
【解析】依题意得,设直线的方程为,
由直线和圆相切可得,,解得,
当时,和相切,
设切点为,根据导数的几何意义,,
又切点同时在直线和曲线上,即,解得,
即和相切,此时将直线和曲线同时向右平移两个单位,
和仍会保持相切状态,即时,,
综上所述,或.
故选:A
6.若直线与曲线相切,直线与曲线相切,则的值为( )
A.1 B. C. D.
【答案】A
【解题思路】设出两个切点,根据导数几何意义得,,再利用函数的单调性得到,最后代入计算即可.
【解析】设直线与曲线相切于点,
因为直线与曲线相切于点,
设,,且直线过定点,
则,且,所以,
设,则,则,且直线过定点,
则,所以,
令,则,
当时,,单调递减,当时,,单调递增,则,且,
当时,,且,所以当时,,
因为,,即,
所以,,所以,故.
故选:A.
7.已知直线y=kx+b是曲线y=ln(1+x)与y=2+lnx的公切线,则k+b= 3﹣ln2 .
【分析】设切点(x1,kx1+b),(x2,kx2+b),分别表示出在这两点处的斜率和切线,找到对应关系即可.
【解答】解:设切点(x1,kx1+b),(x2,kx2+b),
由题意得k=,∴x2=x1+1,切线方程分别可以表示为:
y==,
y==,
∴,得,则k=2,b=1﹣ln2.
则k+b=3﹣ln2.
故答案为:3﹣ln2.
8.已知直线l:y=kx+b是函数f(x)=ax2(a>0)与函数g(x)=ex的公切线,若(1,f(1))是直线l与函数f(x)相切的切点,则b= ﹣ .
【分析】根据导数的几何意义即可求出.
【解答】解:∵f(x)=ax2(a>0),
∴f′(x)=2ax,g′(x)=ex,
∵(1,f(1))是直线l与函数f(x)相切的切点,
∴k=f′(1)=2a,f(1)=a,
∴a=2a+b,
∴b=﹣a,
即直线l的方程为y=2ax﹣a,
∵g(x)=ex,
∴g′(x)=ex,
设y=2ax﹣a与g(x)=ex的切点坐标为(x0,y0),
∴k=,y0=
∴切线方程为y﹣=k(x﹣x0),
即y=x﹣x0﹣,
∴2a=,﹣a=﹣x0+,
解得x0=,
∴2a=,
∴b=﹣.
故答案为:﹣.
9.已知曲线与的公切线为,则实数 .
【答案】
【解析】由函数,可得,
设切点坐标为,可得,则切线方程为,
即,与公切线重合,可得,
可得,所以切线方程为,
对于函数,可得,设切点为,则
则 ,解得.
故答案为:
10.若曲线与曲线存在2条公共切线,则a的值是_________.
【答案】【分析】设公切线在上的切点为,在上的切点为,利用导数的几何意义求出对应的切线方程,有,整理得,构造函数,利用导数研究的单调性,结合图像即可得出结果.
【详解】设公切线在上的切点为,在上的切点为,
则曲线在切点的切线方程的斜率分别为,,
对应的切线方程分别为、,
即、,所以,得,有,
则,整理,得,
设,则,,
令,令或,
所以函数在上单调递减,在和上单调递增,
因为两条曲线有2条公共切线,所以函数与图像有两个交点,
又,且,如图,所以,解得.故答案为:.
11.若二次函数的图象与曲线存在公共切线,则实数的取值范围为 .
【答案】
【解析】f(x)=x2+1的导数为f′(x)=2x,g(x)=aex+1的导数为g′(x)=aex,
设公切线与f(x)=x2+1的图象切于点(x1,x12+1),
与曲线C:g(x)=aex+1切于点(x2,aex2+1),
∴2x1=aex2,
化简可得,2x1,得x1=0或2x2=x1+2,
∵2x1=aex2,且a>0,∴x1>0,则2x2=x1+2>2,即x2>1,
由2x1=aex2,得a,
设h(x)(x>1),则h′(x),
∴h(x)在(1,2)上递增,在(2,+∞)上递减,
∴h(x)max=h(2),
∴实数a的取值范围为(0,],
故答案为:.
12.若曲线与存在公共切线,则实数的取值范围是 .
【答案】 (-∞,0)∪(0,2e]
【解析】y=alnx在点(n,alnn)(n>0)的切线斜率为,切线方程为:y-alnn(x-n),
因为切线方程也是曲线y=x2的切线方程,
所以x2-alnn(x-n),可得△0,可得a=4(1-lnn)n2,
令f(n)=4(1-lnn)n2,(n>0),
可得f′(n)=4n(1-2lnn),当n∈(0,)时,f′(n)>0,函数是增函数,
当n∈(,+∞)时,f′(n)<0,函数是减函数,所以f()=2e是函数的最大值,
所以a∈(-∞,0)∪(0,2e].
题型七:存在切线垂直平行重合问题
【例1】函数在区间的图象上存在两条相互垂直的切线,则的取值范围( )
A. B. C. D.
【答案】C
或 设切点横坐标为,所作切线斜率为,则,
当时,,故不存在;
当时,满足:.
所以:.
故选:C.
【变式1-1】已知函数的图象上存在不同的两点,使得曲线在点处的切线都与直线垂直,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解题思路】根据题意知有两个不相等的正实数根,结合一元二次方程根的分布即可求得参数的范围.
【解析】由题意知,因为切线与直线垂直,
所以曲线在点处的切线斜率都是,
即关于的方程有两个不相等的正实数根,
化简得,有两个不相等的正实数根,
则,解得.
故选:A.
【变式1-2】已知函数的图象上存在不同的两点、,使得曲线在这两点处的切线重合,则点的横坐标的取值范围可能是( )
A., B. C., D.
【答案】A
【解题思路】方法一:设,,不妨设,利用导数的几何意义判断出,写出函数在两点处的切线方程,再根据两直线重合列式,消去,得,构造函数,由,,可求出结果.
方法二:易知曲线位于分段的两个区间,且两段属于一凹一凸模型,故可以类比两圆相离时的内公切线,两区间一定属于同一单调区间,分析函数的单调区间即可得出结果.
【解析】解法一:
当时,的导数为;
当时,的导数为,
设,为该函数图象上的两点,且,
当,或时,,故,
当时,函数在点处的切线方程为;当时,函数在点处的切线方程为.
两直线重合的充要条件是①,②,
由得,由①②可得,
设,由,,可得,可能;
由,B不正确;
由①可得,由②可得,即有,则C,D不正确.
解法二:
如图,易知曲线位于分段的两个区间,且两段属于一凹一凸模型,故可以类比两圆相离时的内公切线,两区间一定属于同一单调区间,时,属于单调增区间,故当时,的单调增区间为,根据图像,可以位于此区间,另一个点B所在区间,不好把握.
故选:A.
1.已知函数的图像在,两个不同点处的切线相互平行,则下面等式可能成立的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解题思路】函数在两点处的切线平行,转化为函数在两点处的导数相等,得到的关系,在结合不等式求的取值范围即可.
【解析】因为,.
所以,.
由因为在,两个不同点处的切线相互平行,
所以,又,所以,故CD错误;
因为且,所以,故A不成立;
当时,.故B成立.
故选:B
2.函数在区间的图象上存在两条相互垂直的切线,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
【解题思路】利用导数的几何意义结合导函数的单调性计算即可.
【解答过程】由,
不妨设这两条相互垂直的切线的切点为,且
若,则恒成立,不符合题意,可排除A项;
所以,此时易知单调递增,
要满足题意则需.
故选:D.
3.若函数的图象上存在互相垂直的切线,则实数的值为 .
【答案】 0
【解析】
,
假设函数的图象上存在互相垂直的切线,
不妨设在与处的切线互相垂直
则
因为的值必然存在,即方程必然有解,所以
判别式
所以
解得 或
由于,所以有, 或,且
所以变为:所以
故答案为:0
4.已知函数f(x)=x3-2x2+3x(x∈R)的图象为曲线C.若在曲线C上存在两条相互垂直的切线,求其中一条切线与曲线C的切点的横坐标的取值范围.
【解答过程】由题意得f′(x)=x2-4x+3,则f′(x)=(x-2)2-1≥-1,
设曲线C的其中一条切线的斜率为k,则由条件可知,,
解得-1≤k<0或k≥1,故由-1≤x2-4x+3<0或x2-4x+3≥1,
得x∈(-∞,2-]∪(1,3)∪[2+,+∞).
题型八:切线斜率或倾斜角范围问题
【例1】过函数图象上一动点作函数图象的切线,则切线的倾斜角的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】依题意,,则,
即切线的斜率的取值范围是,
所以倾斜角的取值范围是.
故选:B
【变式1-1】已知函数f(x)=x3-2x2+3x(x∈R)的图象为曲线C.求过曲线C上任意一点切线斜率的取值范围;
【解题思路】先求导函数,然后根据导函数求出其取值范围,从而可求出曲线C上任意一点处的切线的斜率的取值范围;
【解答过程】由题意得f′(x)=x2-4x+3,则f′(x)=(x-2)2-1≥-1,
即过曲线C上任意一点切线斜率的取值范围是[-1,+∞).
【变式1-2】已知函数,设曲线在点处切线的斜率为,若均不相等,且,则的最小值为 .
【答案】18
【解析】由于,
故,
故,,
则
,
由,得,
由,即,知位于之间,
不妨设,则,
故,
当且仅当,即时等号成立,
故则的最小值为18,
故答案为:18
1.已知曲线与轴交于点,设经过原点的切线为,设上一点横坐标为,若直线,则所在的区间为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】由,求导得,设直线与曲线相切的切点坐标为,则直线的斜率为,
直线的方程为,由直线过原点,即,解得,
依题意,直线的斜率为,而点,则直线的方程为,
由消去得,显然是方程的不为零的根,
令,求导得,当时,,当时,,
于是函数在上单调递减,在上单调递增,,
显然,即在上有唯一零点0,而,
则在上有唯一零点,即,又,
所以所在的区间为.
故选:D
2.过函数图像上一个动点作函数的切线,则切线倾斜角范围为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】由题意,函数,可得,
因为,所以,即切线的斜率,
设切线的倾斜角为,则
又因为,所以或,
即切线的倾斜角的范围为.
故选:B.
3.点P在曲线上移动,设点P处切线的倾斜角为,则角的范围是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】由,
则,
则,
又,
所以,
故选:D.
4.已知直线l与曲线相切,则下列直线中可能与l平行的是( )
A. B. C. D.
【答案】ACD
【详解】,,则,当且仅当即等号成立,
根据导数的几何意义知,切线的斜率,因为切线与直线l平行,所以l的斜率,
选项A中直线的斜率为,符合题意;
选项B中直线的斜率为,不符合题意;
选项C中直线的斜率为,符合题意;
选项D中直线的斜率为,符合题意;
故选:ACD.
题型九:奇偶函数切线问题
求奇偶函数在某点的切线方程,有两种常见的方法:
1.根据奇偶性求出对称区间的解析式,然后再利用该解析式求导求斜率。
2.根据奇偶函数的性质,奇函数在对称点处的切线斜率相同,偶函数在对称点的切线斜率相反,求出斜率后利用点斜式方程求切线方程
【例1】.已知函数f(x)是偶函数,当x<0时,f(x)=x3﹣x+1,则曲线y=f(x)在x=1处的切线方程为( )
A.2x+y﹣1=0 B.2x﹣y﹣3=0 C.2x+y﹣3=0 D.2x﹣y﹣1=0
【分析】由已知求出x>0时的函数解析式,求其导函数,再求出x=1时的函数值与导数值,利用直线方程的点斜式得答案.
【解答】解:∵x<0时,f(x)=x3﹣x+1,f(﹣1)=1,且f(x)是偶函数,∴f(1)=1,
设x>0,则﹣x<0,∴f(x)=f(﹣x)=﹣x3+x+1,
∴x>0时,f′(x)=﹣3x2+1,得f′(1)=﹣2,
故曲线y=f(x)在x=1处的切线方程为y﹣1=﹣2(x﹣1),
即2x+y﹣3=0.
故选:C.
【变式1-1】已知f(x)为偶函数,当x≤0时,f(x)=e-x-1-x,则曲线y=f(x)在点(1,2)处的切线方程是__y=2x
[解析] 当x>0时,-x<0,则f(-x)=ex-1+x.又f(x)为偶函数,所以f(x)=f(-x)=+x,所以当x>0时,
f ′(x)=ex-1+1,则曲线y=f(x)在点(1,2)处的切线的斜率为f ′(1)=2,所以切线方程为y-2=2(x-1),即y=2x.
【变式1-2】已知函数的定义域为,是偶函数,当时,,则曲线在点处的切线斜率为( )
A. B. C.2 D.
【答案】C
【解析】因为是偶函数,所以函数的图象关于对称,则,
当时,,
,
,则,
,即曲线在点处切线的斜率为2.
故选:C.
【变式1-3】已知函数,为的导函数,则 .
【答案】8
【解析】设,显然为奇函数,
又为偶函数,
所以.
故答案为:8
1.已知f(x)=ln(1+x)﹣ln(a﹣bx)是奇函数,则f(x)在点(0,f(0))处的切线方程为( )
A.y=2x B.y=x C.y=0 D.y=﹣2x
【分析】根据定义域关于原点对称、奇函数则f(﹣x)+f(x)=0恒成立,求出a,b的值,再利用导数的几何意义求出切线方程.
【解答】解:显然x>﹣1,根据奇函数定义域关于原点对称,所以x≠1,
所以a﹣b×1=0,即a=b,
又f(0)=lna=0,所以a=1,
所以f(x)=ln(1+x)﹣ln(1﹣x),
f′(x)=+,f′(0)=2,
所以切线方程为y=2x.
故选:A.
【点评】本题考查函数奇偶性的判断、导数的几何意义与切线方程的求法,属于中档题.
2.已知为奇函数,且当时,,其中为自然对数的底数,则曲线在点处的切线方程为 .
【答案】
【解析】由题设,当时,,故时,,
所以,而,
故切线方程为,即.
故答案为:
2
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