第一部分 专题一 培优微专题1 公切线(word练习)-【创新教程】2025年高考数学大二轮专题增分方案

2025-01-13
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内容正文:

1.已知直线l为曲线y=x+1+ln x在A(1,2)处的切线,若l与曲线y=ax2+(a+2)x+1也相切,则a等于(  ) A.0         B.-4 C.4 D.0或4 解析:C [因为y=x+1+ln x, 所以y′=1+,所以y′|x=1=2, 所以曲线y=x+1+ln x在A(1,2)处的切线方程为y-2=2x-2,即y=2x. 由于切线与曲线y=ax2+(a+2)x+1相切, 由 得ax2+ax+1=0, 当a=0时,1=0,不成立; 又a≠0,两线相切有1个切点, 所以Δ=a2-4a=0,解得a=4或a=0(舍去).] 2.函数f(x)=2+ln x与函数g(x)=ex公切线的斜率为(  ) A.1 B.±e C.1或e D.1或e2 解析:C [先设切点分别为(x1,f(x1)),(x2,g(x2))并通过点斜式方程写出两条切线方程,根据公切线方程得,最后计算x1值即可. 设切点分别为(x1,f(x1)),(x2,g(x2)),x1>0,x2>0, 且导数为f′(x)=,g′(x)=ex, 所以切斜方程既为y-(2+ln x1)=(x-x1), 也为y-= (x-x2), 所以, 且ln=⇒-ln x1=x2, 所以1+ln x1=(1+ln x1)×⇒(1+ln x1)(x1-1)=0, 所以x1=1或x1=, 所以公切线的斜率为k==1或e.] 3.(2021·新高考Ⅰ卷)若过点(a,b)可以作曲线y=ex的两条切线,则(  ) A.eb<a B.ea<b C.0<a<eb D.0<b<ea 解析:D [根据y=ex图象特征,y=ex是下凸函数, 又过点(a,b)可以作曲线y=ex的两条切线, 则点(a,b)在曲线y=ex的下方且在x轴的上方,得0<b<ea.] 4.(2024·哈尔滨模拟)已知函数f(x)=ln(x+1),g(x)=ln(e2x),若直线y=kx+b为f(x)和g(x)的公切线,则b等于(  ) A. B.1-ln 2 C.2-ln 2 D.-ln 2 解析:B [分别设直线y=kx+b为f(x)和g(x)的公切线,切点为A(x1,y1),B(x2,y2),分别利用函数导数求出切点坐标代入直线y=kx+b中,建立关于k,b的方程组解出即可. 设直线l:y=kx+b与f(x)=ln(x+1)相切于点A(x1,y1),与g(x)=ln(e2x)相切于点B(x2,y2), 由f(x)=ln(x+1),得f′(x)=, 由f′(x1)==k⇒x1=, 则y1=ln(x1+1)=ln=ln=-ln k, 即点A,代入直线l中有: -ln k=k·+b⇒b=k-ln k-1,① 由g(x)=ln (e2x)=ln e2+ln x=2+ln x, 所以g′(x)=, 由g′(x2)==k⇒x2=, y2=g(x2)=2+ln x2=2+ln =2-ln k, 即点B,代入直线l中有: 2-ln k=k·+b⇒b=1-ln k,② 联立①②解得:k=2, 所以b=1-ln 2.] 5.[多选]若两曲线y=x2-1与y=aln x-1存在公切线,则正实数a的取值可能是(  ) A.1.2 B.4 C.5.6 D.2e 解析:ABD [设切点分别为A(x1,y1),B(x2,y2),由导数的几何意义分别写出切线方程,由题意切线方程相同,从而可得出a=-4x(ln x2-1),设g(x)=4x2-4x2ln x由导数求出其值域即可. 由y=x2-1,则y′=2x,由y=aln x-1, 则y′=,设切线与曲线y=x2-1相切于点A(x1,y1),则斜率为2x1,所以切线方程为y-(x-1)=2x1(x-x1),即y=2x1x-1-x,①设切线与曲线y=aln x-1相切于点B(x2,y2),则斜率为:, 则切线方程为y-(aln x2-1)=(x-x2), 即y=x+aln x2-a-1,② 根据题意方程①,②表示同一条直线,则, 所以a=-4x(ln x2-1),令g(x)=4x2-4x2ln x(x>0), 则g′(x)=4x(1-2ln x),所以g(x)在(0,)上单调递增,在(,+∞)上单调递减,g(x)max=g()=2e,由题意a∈(0,2e].] 6.[多选](2024·青岛模拟)已知f(x)=ex,g(x)=ln x,则(  ) A.设M是f(x)图象上的任意一点,N是g(x)图象上任一点,则|MN|≥ B.f(x)-g(x)>2.1 C.f(x)与g(x)的图象有且仅有两条公切线 D.f(x)-g(x)是增函数 解析:ABC [由导数的几何意义可判断A,由f(x)-g(x)的单调性可判断BD,由方程ln k=+1有两个解可判断C. 在同一坐标系上作出f(x)=ex,g(x)=ln x的图象如图所示: 易知f(x)=ex和g(x)=ln x的图象关于直线y=x对称, 作与直线y=x平行且与f(x)=ex相切的直线y=x+b, 设切点,f′(x)=ex, 所以有,解得, 即切点为M(0,1), M(0,1)到直线y=x的距离d==, 即曲线f(x)=ex上的动点到直线y=x的距离的最小值为, 由对称性可知:|MN|≥2d=,A正确; 设h(x)=f(x)-g(x)=ex-ln x, h′(x)=ex-,设φ(x)=ex-,φ′(x)=ex+>0, 所以h′(x)=ex-在(0,+∞)上单调递增, h′=-2<0,h′(1)=e-1>0, 所以存在x0∈,使得h′(x0)=-=0, 所以h(x)=ex-ln x在(0,x0)上单调递减,在(x0,+∞)上单调递增,hmin=h(x0). 设φ(x)=(x>0),所以φ′(x)=<0,即有φ(x)<φ(0)=1, 亦即ex>x2+x+1,易知x-1≥ln x,当且仅当x=1时取等号,所以f(x)-g(x)>x2+x+1-ln x=x2+2+(x-1-ln x)>x2+2, 所以h(x)min=h(x0)>x+2>2+×2=2.125>2.1, 即f(x)-g(x)>2.1,B正确,D错误. 设f(x)与g(x)的图象公切线为y=kx+b,切点分别为 f′(x)=ex,g′(x)=,则有, 化简得:,即ln k=+1(k>0), 画出y=ln k与y=+1的图象可知: y=ln k与y=+1的图象有两个交点,所以方程ln k=+1有两个解, 即f(x)与g(x)的图象有且仅有两条公切线,C正确.] 7.(2024·沧州模拟)已知直线l:y=kx是曲线f(x)=ex+1和g(x)=ln x+a的公切线,则实数a=________. 解析:先设在y=f(x)上的切点,然后求出切点和切线,然后再设在y=g(x)上的切点,即可求出a的值. 设直线l与曲线y=f(x)相切于点(x0,y0), 由f′(x)=ex+1,得k=f′(x0)=,因为l与曲线f(x)=ex+1相切, 所以消去y0,得,解得x0=1. 设l与曲线y=g(x)相切于点(x1,y1), 由g′(x)=,得k=e2=,即e2x1=1, 因为(x1,y1)是l与曲线g(x)=ln x+a的公共点, 所以消去y1,得e2x1=ln x1+a,即1=ln +a,解得a=3. 答案:3 8.(2024·昆明三模)过点(1,m)可以向曲线f(x)=xex作n条切线,写出满足条件的一组有序实数对(m,n)=__________. 解析:设切点坐标为,利用导数表示出切线方程,代入点(1,m),通过构造函数,研究新函数的单调性和极值,对m的取值范围进行讨论,得到x0解的个数,可得对应的切线条数. f(x)=xex,f′(x)=ex+xex=(x+1)ex, 设所求切线的切点坐标为,则切线斜率为, 得切线方程为, 由切线过点(1,m),有, 化简得, 设g(x)=(1+x-x2)ex, 则g′(x)=(2-x-x2)ex, g′(x)<0,解得x<-2或x>1;g′(x)>0,解得-2<x<1, g(x)在(-∞,-2)和(1,+∞)上单调递减, 在(-2,1)上单调递增, 极大值g(1)=e,极小值g(-2)=-, 且x<或x>时g(x)<0,<x<时,g(x)>0, g(x)的函数图象如图所示, 则当m>e时,x0无解,n=0;当m=e或m<-时,x0有一个解,n=1; 当m=-或0≤m<e时,x0有两个解,n=2;当-<m<0时,x0有三个解,n=3.(答案不唯一) 答案:(e,1)(答案不唯一) 学科网(北京)股份有限公司 $$

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