内容正文:
专题3.2 导数的概念及其意义与运算
【新高考专用】
题型一
导数的定义及其应用
1.(23-24高二下·福建龙岩·阶段练习)已知函数在处可导,且,则( )
A. B. C. D.2
2.(24-25高三上·北京海淀·期中)大面积绿化可以增加地表的绿植覆盖,可以调节小环境的气温,好的绿化有助于降低气温日较差(一天气温的最高值与最低值之差).下图是甲、乙两地某一天的气温曲线图.假设除绿化外,其它可能影响甲、乙两地温度的因素均一致,则下列结论中错误的是( )
A.由上图推测,甲地的绿化好于乙地
B.当日时到时,甲地气温的平均变化率小于乙地气温的平均变化率
C.当日时到时,甲地气温的平均变化率小于乙地气温的平均变化率
D.当日必存在一个时刻,甲、乙两地气温的瞬时变化率相同
3.(23-24高三上·上海·期中)物体位移s和时间t满足函数关系,则当时,物体的瞬时速度为 .
4.(2024·全国·模拟预测)已知符号“”代表极限的意思,现给出两个重要极限公式:①;②,则依据两个公式,类比求 ; .
题型二
求(复合)函数的导数
5.(2024·福建漳州·三模)已知函数是函数的导函数,则( )
A.1 B.2 C.3 D.4
6.(2024·新疆喀什·二模)已知函数的定义域均为为的导函数,且,,若为偶函数,则( )
A.2 B.1 C.0 D.-1
7.(23-24高二下·河南·阶段练习)已知函数,则 .
8.(2024·海南·模拟预测)已知函数的导函数为,若,为的导函数,则 .
题型三
求曲线切线的斜率(倾斜角)
9.(2024·河北唐山·模拟预测)已知曲线在处的切线为,则的斜率为( )
A. B. C.1 D.
10.(23-24高二下·湖北·期中)点在曲线上移动,设点处切线的倾斜角为,则角的范围是( )
A. B. C. D.
11.(23-24高三上·陕西渭南·开学考试)函数在处的切线的倾斜角为 .
12.(23-24高二下·广东·阶段练习)函数的图象在点处的切线斜率为 .
题型四
求在曲线上一点的切线方程、过一点的切线方程
13.(2024·陕西西安·三模)已知函数则在点处的切线方程为( )
A. B.
C. D.
14.(23-24高三上·山东潍坊·阶段练习)函数的定义域为,为奇函数,且的图像关于对称.若曲线在处的切线斜率为,则曲线在处的切线方程为( )
A. B.
C. D.
15.(2024·四川·模拟预测)函数的图象在点处的切线方程为 .
16.(2024·全国·模拟预测)过原点与曲线相切的一条切线的方程为 .
题型五
与切线有关的参数问题
17.(2024·陕西·模拟预测)函数的图象与直线相切,则以下错误的是( )
A.若,则 B.若,则
C. D.
18.(2024·海南·模拟预测)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
19.(2024·广东佛山·一模)若直线与曲线相切,则 .
20.(2024·陕西安康·模拟预测)已知,若曲线与直线相切,则 .
题型六
切线的条数问题
21.(24-25高三上·河北承德·开学考试)过点可作曲线的切线条数为( )
A.1 B.2 C.3 D.0
22.(23-24高三上·湖北·期中)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
23.(23-24高二上·广东深圳·期末)若曲线有两条过点的切线,则的取值范围是 .
24.(23-24高二下·陕西西安·期末)若曲线有三条过点的切线,则实数的取值范围为 .
题型七
两条切线平行、垂直、公切线问题
25.(2024·陕西渭南·一模)已知直线是曲线与曲线的公切线,则等于( )
A. B.3 C. D.2
26.(2024·辽宁辽阳·二模)若对函数的图象上任意一点处的切线,函数的图象上总存在一点处的切线,使得,则的取值范围是( )
A. B.
C. D.
27.(2024·四川成都·模拟预测)已知函数的图象与函数(且)的图象在公共点处有相同的切线,则公共点坐标为 .
28.(2024·河北邯郸·三模)若曲线与圆有三条公切线,则的取值范围是 .
题型八
与切线有关的最值问题
29.(23-24高二下·山东枣庄·阶段练习)点是曲线上任意一点,则点到直线的距离的最小值是( )
A.1 B. C.2 D.
30.(2024·四川·一模)若点是曲线上任意一点,则点到直线距离的最小值为( )
A. B. C. D.
31.(23-24高二下·江西赣州·期中)设点A在直线上,点B在函数的图象上,则的最小值为 .
32.(2024·湖南娄底·模拟预测)已知函数,若曲线的一条切线为直线l:,则的最小值为 .
一、单选题
1.(2024·重庆·模拟预测)( )
A.72 B.12 C.8 D.4
2.(2024·贵州黔南·一模)曲线在点处的切线与两坐标轴围成的三角形的面积为( )
A. B.1 C. D.
3.(2024·福建泉州·模拟预测)如图是函数的部分图象,记的导数为,则下列选项中值最大的是( )
A. B. C. D.
4.(2024·陕西榆林·模拟预测)已知曲线在点处的切线与曲线相切,则( )
A. B. C. D.
5.(2024·山东·二模)已知为定义在上的奇函数,设为的导函数,若,则( )
A.1 B. C.2 D.2023
6.(2024·全国·模拟预测)若过点可作函数图象的两条切线,则必有( )
A. B.
C. D.
7.(2024·河南·一模)抛物线在其上一点处的切线方程为,点A,B为C上两动点,且,则的中点M到y轴距离的取值范围为( )
A. B. C. D.
8.(2024·山东潍坊·三模)过点有条直线与函数的图像相切,当取最大值时,的取值范围为( )
A. B. C. D.
二、多选题
9.(2024·湖南·二模)下列函数的图象与直线相切的有( )
A. B.
C. D.
10.(2024·湖南·三模)已知定义域为的函数是的导函数,且满足:是奇函数,则下列判断正确的是( )
A.是奇函数 B.
C. D.
11.(2024·江苏南通·模拟预测)过平面内一点P作曲线两条互相垂直的切线、,切点为、、不重合,设直线、分别与y轴交于点A、B,则( )
A.、两点的纵坐标之积为定值 B.直线的斜率为定值
C.线段AB的长度为定值 D.面积的取值范围为
三、填空题
12.(2024·四川宜宾·一模)设曲线在处的切线与直线垂直,则 .
13.(2024·贵州铜仁·模拟预测)已知定义在上的函数满足,则曲线在点处的切线方程为 .
14.(2024·全国·二模)已知函数的图象与函数(且)的图象在公共点处有相同的切线,则 .
四、解答题
15.(2024·新疆喀什·模拟预测)已知函数.
(1)求该函数在处的切线方程;
(2)求该函数过原点的切线方程.
16.(2024·陕西西安·三模)已知函数.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)若当时,恒成立,求的取值范围.
17.(2024·四川雅安·一模)已知函数在时有极小值.曲线在点处的切线方程为.
(1)求的值;
(2)若对任意实数恒成立,求实数的取值范围.
18.(2024·安徽·三模)若对任意的实数k,b,函数与直线总相切,则称函数为“恒切函数”.
(1)判断函数是否为“恒切函数”;
(2)若函数是“恒切函数”,求证:.
19.(2024·安徽·一模)给出以下三个材料:
①若函数可导,我们通常把导函数的导数叫做的二阶导数,记作.类似的,函数的二阶导数的导数叫做函数的三阶导数,记作,函数的三阶导数的导数叫做函数的四阶导数……,一般地,函数的阶导数的导数叫做函数的n阶导数,记作,;
②若,定义;
③若函数在包含的某个开区间上具有任意阶的导数,那么对于任意有,我们将称为函数在点处的泰勒展开式.
例如在点处的泰勒展开式为
根据以上三段材料,完成下面的题目:
(1)求出在点处的泰勒展开式;
(2)用在点处的泰勒展开式前三项计算的值,精确到小数点后4位;
(3)现已知,试求的值.
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专题3.2 导数的概念及其意义与运算
【新高考专用】
题型一
导数的定义及其应用
1.(23-24高二下·福建龙岩·阶段练习)已知函数在处可导,且,则( )
A. B. C. D.2
【解题思路】利用导数的定义求解.
【解答过程】解:因为,
所以,即,
所以,
故选:B.
2.(24-25高三上·北京海淀·期中)大面积绿化可以增加地表的绿植覆盖,可以调节小环境的气温,好的绿化有助于降低气温日较差(一天气温的最高值与最低值之差).下图是甲、乙两地某一天的气温曲线图.假设除绿化外,其它可能影响甲、乙两地温度的因素均一致,则下列结论中错误的是( )
A.由上图推测,甲地的绿化好于乙地
B.当日时到时,甲地气温的平均变化率小于乙地气温的平均变化率
C.当日时到时,甲地气温的平均变化率小于乙地气温的平均变化率
D.当日必存在一个时刻,甲、乙两地气温的瞬时变化率相同
【解题思路】结合图中数据分析一一判断各选项即可.
【解答过程】对于A,由图可知,甲地的气温日较差明显小于乙地气温日较差,
所以甲地的绿化好于乙地,故A正确;
对于B,由图可知,甲乙两地的平均变化率为正数,且乙地的变化趋势更大,
所以甲地气温的平均变化率小于乙地气温的平均变化率,故B正确;
对于C,由图可知,甲乙两地的平均变化率为负数,且乙地的变化趋势更大,
所以甲地气温的平均变化率大于乙地气温的平均变化率,故C错误;
对于D,由图可知,存在一个时刻,使得甲、乙两地气温的瞬时变化率相同,故D正确.
故选:C.
3.(23-24高三上·上海·期中)物体位移s和时间t满足函数关系,则当时,物体的瞬时速度为 80 .
【解题思路】由瞬时变化速度计算公式可求当时,物体的瞬时速度.
【解答过程】因为.
所以该物体时,物体的瞬时速度为.
故答案为:80.
4.(2024·全国·模拟预测)已知符号“”代表极限的意思,现给出两个重要极限公式:①;②,则依据两个公式,类比求 ; .
【解题思路】根据题意,结合极限的运算法则,准确计算,即可求解.
【解答过程】由极限的定义知:①;②,
因为,,可得,
则;
又因为,令,可得,
所以.
故答案为:;.
题型二
求(复合)函数的导数
5.(2024·福建漳州·三模)已知函数是函数的导函数,则( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【解题思路】计算的导数,得到,代值即可.
【解答过程】因为,
所以,
即,
所以,
所以.
故选:D.
6.(2024·新疆喀什·二模)已知函数的定义域均为为的导函数,且,,若为偶函数,则( )
A.2 B.1 C.0 D.-1
【解题思路】由题意分析可得,再推导得的奇偶性和周期性,利用特殊值求出,进而分析得到,计算可得答案.
【解答过程】由题意,可知,①,
令可得,,所以.
又因为为偶函数,所以,两边同时求导可得,②
令可得,,所以,
联立①②可得,,化简可得,所以是周期为2的函数,所以,,
又因为,所以,所以,
所以.
故选:A.
7.(23-24高二下·河南·阶段练习)已知函数,则 .
【解题思路】左右两侧同时求导得到,求出原函数后再求即可.
【解答过程】由题意知,令,
得,解得,
所以,
所以.
故答案为:.
8.(2024·海南·模拟预测)已知函数的导函数为,若,为的导函数,则 .
【解题思路】求出复合函数的导函数,代入求值.
【解答过程】,
所以.
故答案为:.
题型三
求曲线切线的斜率(倾斜角)
9.(2024·河北唐山·模拟预测)已知曲线在处的切线为,则的斜率为( )
A. B. C.1 D.
【解题思路】由导数的几何意义结合导数运算即可求解.
【解答过程】对求导得,,由题意曲线在处的切线的斜率为.
故选:A.
10.(23-24高二下·湖北·期中)点在曲线上移动,设点处切线的倾斜角为,则角的范围是( )
A. B. C. D.
【解题思路】求导得,即,再根据倾斜角的范围及正切函数的图象求解即可.
【解答过程】解:由,可得,
所以,即,
当时,,当时,,
所以角的范围是.
故选:B.
11.(23-24高三上·陕西渭南·开学考试)函数在处的切线的倾斜角为 .
【解题思路】利用导数求得函数在处的切线的倾斜角.
【解答过程】,
,所以函数在处的切线的倾斜角为.
故答案为:.
12.(23-24高二下·广东·阶段练习)函数的图象在点处的切线斜率为 .
【解题思路】利用导数的几何意义可得切线斜率.
【解答过程】因为,
,
所以,
故答案为:.
题型四
求在曲线上一点的切线方程、过一点的切线方程
13.(2024·陕西西安·三模)已知函数则在点处的切线方程为( )
A. B.
C. D.
【解题思路】根据分段函数结合导函数求出,再根据点斜式得出直线方程.
【解答过程】当时,,
当时,,则,
所以,.
则所求的切线方程为,即.
故选:B.
14.(23-24高三上·山东潍坊·阶段练习)函数的定义域为,为奇函数,且的图像关于对称.若曲线在处的切线斜率为,则曲线在处的切线方程为( )
A. B.
C. D.
【解题思路】根据题意得函数的图像关于点对称,关于对称,进而得函数是周期为的周期函数,再结合题意,根据周期性与对称性求解即可.
【解答过程】解:因为为奇函数,即,
所以,函数的图像关于点对称,即,
因为的图像关于对称,
所以的图像关于对称,即,
所以,,
所以,即函数是周期为的周期函数,
所以曲线在处的切线斜率等于曲线在处的切线斜率,
因为曲线在处的切线斜率为,图像关于对称,
所以,曲线在处的切线斜率为,
因为,,
所以,
所以,
所以曲线在处的切线方程为,即.
故选:A.
15.(2024·四川·模拟预测)函数的图象在点处的切线方程为 .
【解题思路】根据导数的几何意义求解即可.
【解答过程】,,,
故函数的图象在点处的切线方程为,即.
故答案为:.
16.(2024·全国·模拟预测)过原点与曲线相切的一条切线的方程为 或或(写出其中一条即可) .
【解题思路】根据曲线表示抛物线的一部分,设其切线方程为,利用判别式法求解;设的切线的切点为,利用导数法求解.
【解答过程】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).
题型五
与切线有关的参数问题
17.(2024·陕西·模拟预测)函数的图象与直线相切,则以下错误的是( )
A.若,则 B.若,则
C. D.
【解题思路】根据切点和斜率列方程,从而判断出正确答案.
【解答过程】设与直线相切于点,
,则①,
所以切点为,而斜率为,
所以切线方程为,
则②.
由①②得,,C选项错误,D选项正确.
所以当时,,A选项正确.
当时,,B选项正确.
故选:C.
18.(2024·海南·模拟预测)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
【解题思路】本题考查导数的计算及几何意义.
【解答过程】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:.
19.(2024·广东佛山·一模)若直线与曲线相切,则 .
【解题思路】设出切点坐标,求导并利用导数的几何意义与两点间的斜率公式计算可得.
【解答过程】设直线与曲线相切于点,
求导可得,因此切线斜率,
又切线过原点,可得,化简可得,
令,则,
当时,,即在上单调递减,
当时,,即在上单调递增,
所以在处取得极小值,也是最小值,,即可得,
因此可得,即可得.
故答案为:.
20.(2024·陕西安康·模拟预测)已知,若曲线与直线相切,则 .
【解题思路】设出切点,利用切点在曲线上也在直线上和切点处的导数等于斜率列方程求解。
【解答过程】设,与直线相切的切点为,
则,
故在点处的切线方程可写为,
即,
若切线为,则且,得,
所以,设则,所以,
所以,所以又因为,所以解得.
故答案为:.
题型六
切线的条数问题
21.(24-25高三上·河北承德·开学考试)过点可作曲线的切线条数为( )
A.1 B.2 C.3 D.0
【解题思路】根据导数的几何意义,结合该点是不是切点分类讨论进行求解即可.
【解答过程】由,
当点是切点时,此时切线的斜率为,此时有一条切线;
当点是不切点时,设切点为,则切线的斜率为,
切线方程为:,该切线过点,
于是有
或(舍去),
综上所述:过点可作曲线的切线条数为,
故选:B.
22.(23-24高三上·湖北·期中)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
【解题思路】根据奇函数确定,求导得到导函数,设出切点,根据切线方程公式计算,计算切线得到答案.
【解答过程】,故,,
,,
设切点为,则,且,
整理得到,解得,,
故切线方程为,
故选:A.
23.(23-24高二上·广东深圳·期末)若曲线有两条过点的切线,则的取值范围是 .
【解题思路】先利用导数求曲线过坐标的切线方程,再列出关于的不等式,进而求得的取值范围.
【解答过程】由得,设切点坐标为,
则切线斜率,
切线方程为,
又因为切线过,所以,整理得,
又曲线有两条过坐标原点的切线,所以该方程有两个实数解,
所以,解得或,
所以的取值范围是,
故答案为:.
24.(23-24高二下·陕西西安·期末)若曲线有三条过点的切线,则实数的取值范围为 .
【解题思路】构造新函数,利用导数求得其单调性和极值,进而求得实数的取值范围.
【解答过程】设点为曲线上一点,则
又,则,
则曲线在点处的切线方程为
,又切线过点,
则,即
令,则,
则时,单调递减;
时,单调递增;
时,单调递减,
则时取得极小值,时取得极大值,
又,
当时,恒成立,时,,
又由题意得方程有3个根,
则与图像有3个交点,则.
则曲线有三条过点的切线时实数的取值范围为.
故答案为:.
题型七
两条切线平行、垂直、公切线问题
25.(2024·陕西渭南·一模)已知直线是曲线与曲线的公切线,则等于( )
A. B.3 C. D.2
【解题思路】由求得切线方程,结合该切线也是的切线列方程,求得切点坐标以及斜率,进而求得直线,从而求得正确答案.
【解答过程】设是图象上的一点,,
所以在点处的切线方程为,①,
令,解得,
,所以,
,所以或(此时①为,,不符合题意,舍去),
所以,此时①可化为,
所以.
故选:D.
26.(2024·辽宁辽阳·二模)若对函数的图象上任意一点处的切线,函数的图象上总存在一点处的切线,使得,则的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【解题思路】求导得到范围A,再分,,三种情况讨论得范围B,最后根据条件得A与B包含关系,计算得到答案.
【解答过程】由,得,所以,
由,得,设该导函数值域为B,
(1)当时,导函数单调递增,,
由题意得
故,解得;
(2)当时,导函数单调递减,,同理可得,与矛盾,舍去;
(3)当时,不符合题意.
综上所述:的取值范围为.
故选:D.
27.(2024·四川成都·模拟预测)已知函数的图象与函数(且)的图象在公共点处有相同的切线,则公共点坐标为 .
【解题思路】设公共点为 ,即可得到,再由导数的几何意义得到,从而求出,即可求出切点坐标,从而求出,再求出切线方程.
【解答过程】设公共点为 ,则,即,
所以,所以,
由,,所以,,
又在公共点处有相同的切线,所以,即,
所以,则,所以,
所以公共点坐标为.
故答案为:.
28.(2024·河北邯郸·三模)若曲线与圆有三条公切线,则的取值范围是 .
【解题思路】易得曲线在点处的切线方程为,再根据切线与圆相切,得到,化简为,根据曲线与圆有三条公切线,则方程有三个不相等的实数根,令,由曲线与直线有三个不同的交点求解.
【解答过程】解:曲线在点处的切线方程为,
由于直线与圆相切,得(*)
因为曲线与圆有三条公切线,故(*)式有三个不相等的实数根,
即方程有三个不相等的实数根.
令,则曲线与直线有三个不同的交点.
显然,.
当时,,当时,,当时,,
所以,在上单调递增,在上单调递减,在上单调递增;
且当时,,当时,,
因此,只需,即,
解得.
故答案为:.
题型八
与切线有关的最值问题
29.(23-24高二下·山东枣庄·阶段练习)点是曲线上任意一点,则点到直线的距离的最小值是( )
A.1 B. C.2 D.
【解题思路】问题转化为过点的切线与直线平行时,点P到直线的距离最小,利用导数的几何意义求得点的坐标,再用点到直线的距离公式即可求得答案.
【解答过程】因为点是曲线上任意一点,
所以当点处的切线和直线平行时,点到直线的距离最小.
因为直线的斜率等于1,曲线的导数,
令,可得或(舍去),
所以在曲线上与直线平行的切线经过的切点坐标为,
所以点P到直线的最小距离为.
故选:D.
30.(2024·四川·一模)若点是曲线上任意一点,则点到直线距离的最小值为( )
A. B. C. D.
【解题思路】由题知过点作曲线的切线,当切线与直线平行时,点到直线距离的最小,再根据导数的几何意义求解即可.
【解答过程】解:过点作曲线的切线,当切线与直线平行时,点到直线距离的最小.
设切点为,,
所以,切线斜率为,
由题知得或(舍),
所以,,此时点到直线距离.
故选:C.
31.(23-24高二下·江西赣州·期中)设点A在直线上,点B在函数的图象上,则的最小值为 .
【解题思路】
设函数与直线平行的切线为,利用导数的几何意义得出切点,再由距离公式得出的最小值.
【解答过程】
设函数与直线平行的切线为,则的斜率为,
由,得,所以切点为,
则点到直线的距离就是的最小值,即.
故答案为:.
32.(2024·湖南娄底·模拟预测)已知函数,若曲线的一条切线为直线l:,则的最小值为 .
【解题思路】根据题意,设切点为,将切点分别代入函数以及切线上,且,得到方程化简可得,从而求得其最小值.
【解答过程】设切点为,,则在l:上,即①,
因为,则,
又因为直线的斜率为4,则,所以③,
因为在上,
所以②,
由①②可得④,
将③代入④中可得,,
化简可得,即⑤,
由③⑤可得,,
令,则,
当时,即时,,
所以当时,,
故答案为:.
一、单选题
1.(2024·重庆·模拟预测)( )
A.72 B.12 C.8 D.4
【解题思路】令,根据导数的概念,可求解.
【解答过程】令,根据导数的概念,
,
,所以.
故选:B.
2.(2024·贵州黔南·一模)曲线在点处的切线与两坐标轴围成的三角形的面积为( )
A. B.1 C. D.
【解题思路】利用导数的几何意义求出切线方程,进而求出三角形面积.
【解答过程】由,求导得,则,而,
因此曲线在点处的切线为,该切线交于点,交轴于点,
所以该切线与两坐标轴围成的三角形的面积.
故选:A.
3.(2024·福建泉州·模拟预测)如图是函数的部分图象,记的导数为,则下列选项中值最大的是( )
A. B. C. D.
【解题思路】由函数的图象,结合导数的几何意义,即可判断.
【解答过程】
由图可知,为负数,为正数,故不选,
设在处的点为,显然的斜率大于,
则,可转化为,
所以的值最大.
故选:A.
4.(2024·陕西榆林·模拟预测)已知曲线在点处的切线与曲线相切,则( )
A. B. C. D.
【解题思路】求导,计算曲线在点处的切线方程,利用切线与曲线相切可得结果.
【解答过程】解法1:由得,当时,,
所以曲线在点处的切线方程为:,即.
由得,,
所以,解得,
故选:D.
解法2:由得,当时,,
所以曲线在点处的切线方程为:,即.
因为,所以,
令,得,
所以与曲线 的切点为,
由切点在切线得,解得,
故选:D.
5.(2024·山东·二模)已知为定义在上的奇函数,设为的导函数,若,则( )
A.1 B. C.2 D.2023
【解题思路】根据进行奇偶性和周期性的推导,得到是周期为4的偶函数,从而算出的值.
【解答过程】因为,所以两边求导,得,
即①
因为为定义在上的奇函数,则,
所以两边求导,得,所以是定义在上的偶函数,
所以,结合①式可得,,
所以,两式相减得,,
所以是周期为4的偶函数,
所以.
由①式,令,得,所以.
故选:C.
6.(2024·全国·模拟预测)若过点可作函数图象的两条切线,则必有( )
A. B.
C. D.
【解题思路】设切点为,,求导,根据导数的几何意义可得有两个正根,利用判别式及根与系数关系列不等式可得解.
【解答过程】设切点为,,
又,所以切线斜率,
所以切线方程为,
又切线过点,
则,,
即,
由过点可作两条切线,
所以有两个正根,
即,整理可得,
故选:C.
7.(2024·河南·一模)抛物线在其上一点处的切线方程为,点A,B为C上两动点,且,则的中点M到y轴距离的取值范围为( )
A. B. C. D.
【解题思路】根据抛物线的切线方程,利用求导数,设切点,求出;接着设出,表示出点M到y轴的距离为:,利用抛物线的定义表达式,将其转化为两条焦半径的和,结合图形易得,故得解.
【解答过程】依题意,因切线斜率为1,故切点必在第一象限,设切点为,由求导可得:,
依题,,即化简得,故切点为,代入中,解得,故.
如图,设点则,点M到y轴的距离为:,
当且仅当线段经过点时,等号成立. 故的中点M到y轴距离的取值范围为.
故选:A.
8.(2024·山东潍坊·三模)过点有条直线与函数的图像相切,当取最大值时,的取值范围为( )
A. B. C. D.
【解题思路】求导分析的图象可得,再设切点坐标为,由题可得有三根,再构造函数求导分析图象单调性与最值即可
【解答过程】由,,故当时,,单调递减,且;当时,,单调递增,结合图象易得,过点至多有3条直线与函数的图像相切,故.
此时,设切点坐标为,则切线斜率,所以切线方程为,将代入得,存在三条切线即函数有三个不同的根,又,易得在上,,单调递增;在和上,,单调递减,画出图象可得当,即时符合题意
故选:B.
二、多选题
9.(2024·湖南·二模)下列函数的图象与直线相切的有( )
A. B.
C. D.
【解题思路】假设选项中的曲线与直线相切,利用导数的几何意义求出对应斜率是否为1,求得切点进行逐一判断即可得出结论.
【解答过程】选项A中,若与相切,设切点为,
易知,则,解得,即切点为,切线为,A正确;
选项B中,若与相切,设切点为,
易知,则,解得,切点为,切线方程为,即B错误;
选项C中,若与相切,设切点为,
易知,则,解得,
当时,切点为,切线方程为,C正确;
选项D中,易知与有三个交点,,
又,显然在三个交点处的斜率均不是1,所以不是切线,D错误.
故选:AC.
10.(2024·湖南·三模)已知定义域为的函数是的导函数,且满足:是奇函数,则下列判断正确的是( )
A.是奇函数 B.
C. D.
【解题思路】首先利用求导证明为奇函数,再证明是周期为3的函数,再通过合理赋值可核对各选项的对错.
【解答过程】由,得,则,
又是奇函数,即,从而,,
即,则是奇函数,A正确;
对于B,在中,令,可得,
在中,令,可得,从而,B正确;
对于C,在中,以代,可得,
与求和,可得,令,可得,C错误;
对于D,由以及,可得,
从而,则是周期为3的周期函数,,,
,D正确.
故选:ABD.
11.(2024·江苏南通·模拟预测)过平面内一点P作曲线两条互相垂直的切线、,切点为、、不重合,设直线、分别与y轴交于点A、B,则( )
A.、两点的纵坐标之积为定值 B.直线的斜率为定值
C.线段AB的长度为定值 D.面积的取值范围为
【解题思路】根据切线方程的定义,利用分类讨论的思想,可得整理切线方程,根据直线垂直可得切点横坐标的乘积,进而可得纵坐标的乘积,利用直线斜率公式,等量代换整理,可得其值,利用切线方程,求得的坐标,可得答案.
【解答过程】由函数,则,
设,,
当,时,由题意可得,,化简可得,符合题意;
当时,由题意可得,,化简可得,显然不成立;
当时,由题意可得,,化简可得,显然不成立;
对于A,,故A错误;
对于B,直线的斜率,故B正确;
对于C,易知直线,直线,
令,则,即,同理可得,
,故C正确;
对于D,联立,整理可得,解得,
令,其中,则,
所以,函数在上单调递增,则当时,,
所以,,故D正确.
故选:BCD.
三、填空题
12.(2024·四川宜宾·一模)设曲线在处的切线与直线垂直,则 1 .
【解题思路】由直线的斜率求出切线的斜率,导函数在切点处的值即为切线斜率,建立等式,求得的值.
【解答过程】直线的斜率,
∵切线与直线垂直,∴切线的斜率,
,当时,,∴,
故答案为:1.
13.(2024·贵州铜仁·模拟预测)已知定义在上的函数满足,则曲线在点处的切线方程为 .
【解题思路】利用方程组法求出函数解析式,然后利用导数求切线斜率,由点斜式可得切线方程.
【解答过程】因为,所以,
令,得,解得,所以切线斜率为2,
因为,令,得,
解得,所以切点坐标为.
所以在点处的切线方程为,即.
故答案为:.
14.(2024·全国·二模)已知函数的图象与函数(且)的图象在公共点处有相同的切线,则 .
【解题思路】首先设出两个曲线的公共点,再根据导数的几何意义,列式求解.
【解答过程】设两个函数的图象的公共点为,
所以,则,且,
所以,得,.
故答案为:.
四、解答题
15.(2024·新疆喀什·模拟预测)已知函数.
(1)求该函数在处的切线方程;
(2)求该函数过原点的切线方程.
【解题思路】(1)代入得到切点坐标,再求导代入得出斜率,写出切线方程即可;
(2)设切点,切线方程为,根据导数含义得, ,代入切点横坐标得到其纵坐标为1,再代回函数解析式得到切点坐标,最后写出切方程即可.
【解答过程】(1)当时,,所以此时切点为,
由可得,
所以切线的斜率为,
则利用点斜式方程可得到,即,
(2)显然切线斜率不存在时,不合题意,
故设切线方程为,切点,斜率,
,又因为切点在上,
,当时,,
,切线方程为,即.
16.(2024·陕西西安·三模)已知函数.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)若当时,恒成立,求的取值范围.
【解题思路】(1)结合导数的几何意义先求出切线斜率,进而可求切线方程;
(2)先对函数求导,结合导数与单调性关系对进行分类讨论,然后结合恒成立与最值关系转化即可求解.
【解答过程】(1)当时,,则.
又,所以切线方程为,即.
(2).
当时,在上恒成立,则在上单调递增,
又,所以恒成立,满足题意;
当时,,,不符合题意.
综上,的取值范围为.
17.(2024·四川雅安·一模)已知函数在时有极小值.曲线在点处的切线方程为.
(1)求的值;
(2)若对任意实数恒成立,求实数的取值范围.
【解题思路】(1)对函数求导,利用在时有极小值和在点处的切线方程,即可求出的值;
(2)将函数代入不等式并分离参数,转化成对任意实数恒成立问题,构造函数,通过讨论新函数的单调性,求出新函数的取值范围,进而得出实数的取值范围.
【解答过程】(1)由题意,,
在中,,
在时有极小值.曲线在点处的切线方程为.
∴即 ,
,,
当时,在上单调递增.
当时,在上单调递减.
当时,在时有极小值.
故符合题意,即为所求.
(2)由题意及(1)得,,
在中,,即对任意实数恒成立,
设,则.
当时,,则,故在上单调递增;
当时,,则,故在上单调递减;
当时,,则,
故时有极小值,也就是的最小值,
故即为所求.
18.(2024·安徽·三模)若对任意的实数k,b,函数与直线总相切,则称函数为“恒切函数”.
(1)判断函数是否为“恒切函数”;
(2)若函数是“恒切函数”,求证:.
【解题思路】(1)设函数的切点为,分析“恒切函数”的性质可得,对于函数,则有,解可得,即可得出结论.
(2)设函数的切点为,分析可得,设,考查的解,综合即可得答案.
【解答过程】(1)根据题意,若函数为“恒切函数”,切点为,则即,对于函数,,所以解得.因此,函数是“恒切函数”;
(2)根据题意,函数是“恒切函数”,设切点为,由,可得,则有即考查方程的解,设,因为,令,得.当时,;当时,.所以,函数的单调递减区间为,单调递增区间为.所以.
(i)当时,因为,,所以,函数在区间上存在唯一零点.又因为;
(ii)当时,因为,所以函数在区间上有唯一零点,则,综上所述,.
19.(2024·安徽·一模)给出以下三个材料:
①若函数可导,我们通常把导函数的导数叫做的二阶导数,记作.类似的,函数的二阶导数的导数叫做函数的三阶导数,记作,函数的三阶导数的导数叫做函数的四阶导数……,一般地,函数的阶导数的导数叫做函数的n阶导数,记作,;
②若,定义;
③若函数在包含的某个开区间上具有任意阶的导数,那么对于任意有,我们将称为函数在点处的泰勒展开式.
例如在点处的泰勒展开式为
根据以上三段材料,完成下面的题目:
(1)求出在点处的泰勒展开式;
(2)用在点处的泰勒展开式前三项计算的值,精确到小数点后4位;
(3)现已知,试求的值.
【解题思路】(1)利用阶泰勒展开式的定义,可求,
(2)由(1)可求;
(3)由(1)可得,进而可得,结合已知可得结论.
【解答过程】(1),,,,
所以,,,,
由
所以
(2)由(1)可得
(3)因为 ①,
对,
两边求导可得:,
所以,
所以②,
比较①②中的系数,可得:
,
所以.
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