专题一 微重点1 函数的公切线问题-【步步高·大二轮专题复习】2025年高考数学复习讲义课件(基础版)(课件PPT+word教案)
2025-04-25
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教辅
山东金榜苑文化传媒有限责任公司
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| 学段 | 高中 |
| 学科 | 数学 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | - |
| 章节 | - |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | 函数与导数 |
| 使用场景 | 高考复习-二轮专题 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 7.97 MB |
| 发布时间 | 2025-04-25 |
| 更新时间 | 2025-04-25 |
| 作者 | 山东金榜苑文化传媒有限责任公司 |
| 品牌系列 | 步步高·大二轮专题复习 |
| 审核时间 | 2025-04-25 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/51814884.html |
| 价格 | 2.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
函数的公切线问题
微重点1
函数的公切线问题,是导数的重要应用之一,利用导数的几何意义,通过双变量的处理,从而转化为零点问题,主要利用消元与转化,考查构造函数、数形结合能力,培养逻辑推理、数学运算素养.
考情分析
考点一
考点二
求两函数的公切线
与公切线有关的求值问题
专题强化练
内容索引
考点三
考点四
判断公切线条数
求参数的取值范围
考点一
求两函数的公切线
(2024·泉州模拟)已知直线l既是曲线y=ln x的切线,也是曲线y=-ln(-x)
的切线,则直线l的方程为 .
例1
y=x
设直线l与曲线y=ln x的切点为(x1,ln x1)且x1>0,
与曲线y=-ln(-x)的切点为(x2,-ln(-x2))且x2<0,
又(ln x)'=,[-ln(-x)]'=-,
则直线l与曲线y=ln x的切线方程为y-ln x1=(x-x1),
即y=x+ln x1-1,
直线l与曲线y=-ln(-x)的切线方程为y+ln(-x2)=-(x-x2),
即y=-x+1-ln(-x2),
则
故直线l的方程为y=x.
规律方法
求切线方程时,注意区分曲线在某点处的切线和曲线过某点的切线,曲线y=f(x)在点P(x0,f(x0))处的切线方程是y-f(x0)
=f'(x0)·(x-x0);求过某点的切线方程,需先设出切点坐标,再依据已知点在切线上求解.
(2023·南平模拟)已知曲线y=aln x和曲线y=x2有唯一公共点,且这两条曲线在该公共点处有相同的切线l,则直线l的方程为 .
跟踪演练1
2x-y-e=0
设曲线g(x)=aln x和曲线f(x)=x2在公共点(x0,y0)处的切线相同,
则f'(x)=2x,g'(x)=,
由题意知f(x0)=g(x0),f'(x0)=g'(x0),
即
解得
故切点为(,e),
切线斜率k=f'(x0)=2,
所以切线方程为y-e=2(x-),
即2x-y-e=0.
与公切线有关的求值问题
考点二
(2024·大连模拟)斜率为1的直线l与曲线y=ln(x+a)和圆x2+y2=都相切,则实数a的值为
A.0或2 B.-2或0
C.-1或0 D.0或1
例2
√
依题意得,设直线l的方程为y=x+b,
由直线和圆x2+y2==,解得b=±1,
当b=1时,y=x+1和y=ln(x+a)相切,
设切点坐标为(x0,x0+1),
∴
解得
同理当b=-1时,y=x-1和y=ln(x+a)相切,可得a=0.
综上所述,a=2或a=0.
利用导数的几何意义解题,关键是切点,要充分利用切点既在曲线上又在切线上构造方程.
规律方法
(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= .
跟踪演练2
3
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x0=,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.
判断公切线条数
考点三
(2024·广州模拟)曲线C1:y=x2与曲线C2:y=ln x公切线的条数是
A.0 B.1
C.2 D.3
例3
√
设公切线与y=x2的切点为(x1,),
与y=ln x的切点为(x2,ln x2),
y=x2的导数为y'=2x,y=ln x的导数为y'=,
则在切点(x1,)处的切线方程为y-=2x1(x-x1),即y=2x1x-,
则在切点(x2,ln x2)处的切线方程为
y-ln x2=(x-x2),
即y=x+ln x2-1,∴
整理得到-ln x1=1+ln 2,
令f(x)=x2-ln x,x∈(0,+∞),
则f'(x)=2x-=,
令f'(x)>0,得x>;
令f'(x)<0,得0<x<,
∴f(x)在区间上单调递减,
在区间上单调递增,
f(x)min=f=+ln 2<1+ln 2,
即函数f(x)与y=1+ln 2的图象如图所示,
由图可知,函数f(x)的图象与直线y=1+ln 2有两个交点,则方程-ln x1
=1+ln 2有两个不相等的正根,即曲线C1:y=x2与曲线C2:y=ln x公切线的条数是2.
运用导数与斜率之间的关系可以将两曲线公切线的切点表示出来,构造新的函数,通过零点存在定理判断函数零点个数,即方程解的情况.
规律方法
已知函数f(x)=x3-x,则与曲线y=f(x)和y=x2+均相切的直线l有
A.1条 B.2条
C.3条 D.4条
跟踪演练3
√
f(x)=x3-x,所以f'(x)=3x2-1,
所以y=f(x)在点(x1,f(x1))处的切线方程为y-(-x1)=(3-1)(x-x1),
整理得y=(3-1)x-2.
设g(x)=x2+,直线l与g(x)的图象相切于点(x2,g(x2)),因为g'(x)=2x,
所以切线方程为y-=2x2(x-x2),
整理得y=2x2x-+,
则 (*)
整理得-2-=-2-=(9-8x1-6)=0,
当9-8x1-6=0时,Δ=82+4×9×6>0,方程有两个非零实数根,
x1=0也满足方程,故上述方程有3个解,
所以方程组(*)有3组解,故满足题中条件的直线l有3条.
求参数的取值范围
考点四
(2024·曲靖模拟)已知a>0,若点P为曲线C1:y=+ax-m与曲线C2:y=2a2ln x的交点,且两条曲线在点P处的切线重合,则实数m的取值范围是
A. B.
C. D.(-∞,2e]
例4
√
设点P的横坐标为n(n>0),则由y=+ax-m可得y'=x+a,
又y=2a2ln x可得y'=,
且两条曲线在点P处的切线重合,
所以切线的斜率k=n+a=(a>0),解得n=a或n=-2a(舍去),
即点P的横坐标为a(a>0),
由点P为曲线C1:y=+ax-m与曲线C2:y=2a2ln x的交点,
所以+a2-m=2a2ln a,
即m=-2a2ln a+a2,
令f(a)=-2a2ln a+a2(a>0),
则f'(a)=-4aln a+a=a(1-4ln a),
令f'(a)=0可得a=,
由a>0知,当0<a<时,f'(a)>0,
当a>时,f'(a)<0,
所以f(a)在上单调递减,所以f(a)max=f=,
当a→+∞时,f(a)→-∞,
则实数m的取值范围为.
利用导数的几何意义,构造参数关于切点横坐标或切线斜率k的函数,转化成函数的零点问题或两函数的交点问题,利用函数的性质或图象求解.
规律方法
若曲线y=ln x与曲线y=x2-k有公切线,则实数k的最大值为
A.+ln 2 B.-ln 2
C.+ln 2 D.-ln 2
跟踪演练4
√
设在曲线y=ln x上的切点为(x1,ln x1),且(ln x)'=,
则切线斜率为,
在曲线y=x2-k上的切点为(x2,-k),且(x2-k)'=2x,
切线斜率为2x2,
所以切线方程分别为y-ln x1=(x-x1),
y-+k=2x2(x-x2),
即y=x+ln x1-1,y=2x2x--k,
则
整理得k=ln(2x2)-+1,
设f(x)=ln(2x)-x2+1(x>0),
则f'(x)=-2x=,
令f'(x)>0,得0<x<,
令f'(x)<0,得x>,
故函数f(x)在上单调递增,
在上单调递减,
所以f(x)max=f=+ln =+ln 2,
y=f(x)的大致图象如图,
由图可知k≤+ln 2,即k的最大值为+ln 2.
专题强化练
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 D A A B D x2+2x
(答案不唯一) 0或
对一对
1
2
3
4
5
6
7
8
答案
一、单项选择题
1.已知曲线f(x)=ex在点P(0,f(0))处的切线也是曲线g(x)=ln(ax)的一条切线,则实数a的值为
A. B.
C.e D.e2
√
1
2
3
4
5
6
7
8
答案
因为f(x)=ex,所以f(0)=1,f'(x)=ex,所以f'(0)=1,
所以切线方程为y=x+1,
又g(x)=ln(ax),所以g'(x)=,
设切线y=x+1与y=g(x)的切点为(m,n),
可得切线的斜率为=1,即m=1,
n=m+1=1+1=2,可得切点为(1,2),
所以2=ln a,解得a=e2.
1
2
3
4
5
6
7
8
答案
2.已知函数f(x)=ex-ax+b(a,b∈R),g(x)=x2+x,若这两个函数的图象在公共点A(1,2)处有相同的切线,则a-b的值为
A.e-2 B.e+2 C.e D.e2
因为f(x)=ex-ax+b(a,b∈R),g(x)=x2+x,
所以f'(x)=ex-a,g'(x)=2x+1,
因为f(x),g(x)在公共点A(1,2)处有相同的切线,
所以
所以a-b=e-2.
√
1
2
3
4
5
6
7
8
答案
3.已知函数f(x)=x2-4x+4,g(x)=x-1,则f(x)和g(x)的公切线的条数为
A.3 B.2
C.1 D.0
√
1
2
3
4
5
6
7
8
答案
设公切线与f(x)和g(x)分别相切于点(m,f(m)),(n,g(n)),f'(x)=2x-4,g'(x)=-x-2,g'(n)=f'(m)=,
解得m=-+2,代入化简得8n3-8n2+1=0,
构造函数h(x)=8x3-8x2+1,
h'(x)=8x(3x-2),
令h'(x)>0,得x<0或x>;
令h'(x)<0,得0<x<,
1
2
3
4
5
6
7
8
答案
则h(x)在(-∞,0),上单调递增,
在上单调递减,极大值h(0)=1>0,极小值h=-<0,故函数h(x)的图象和x轴有3个交点,方程8n3-8n2+1=0有三个解,故公切线有3条.
1
2
3
4
5
6
7
8
答案
4.若直线l与函数f(x)=ex,g(x)=ln x的图象分别相切于点A(x1,f(x1)),B(x2,g(x2)),则x1x2-x1+x2等于
A.-2 B.-1
C.1 D.2
√
1
2
3
4
5
6
7
8
答案
由f(x)=ex,g(x)=ln x,
得f'(x)=ex,g'(x)==,
ln =ln ,即x1=-ln x2.
曲线y=f(x)在点A处的切线方程为y=x+(1-x1),
曲线y=g(x)在点B处的切线方程为y=x-1+ln x2,所以(1-x1)=-1+ln x2,
可得(1-x1)=-1-x1,
整理得x1x2-x1+x2=-1.
1
2
3
4
5
6
7
8
答案
5.已知曲线C1:y=ex+a和曲线C2:y=ln(x+b)+a2(a,b∈R),若存在斜率为1的直线与C1,C2同时相切,则b的取值范围是
A. B.[0,+∞)
C.(-∞,1] D.
√
1
2
3
4
5
6
7
8
答案
令f(x)=ex+a,g(x)=ln(x+b)+a2,
则f'(x)=ex,g'(x)=,
设斜率为1的切线在曲线C1,C2上的切点横坐标分别为x1,x2,
由题知==1,
∴x1=0,x2=1-b,
两点处的切线方程分别为y-(1+a)=x和y-a2=x-(1-b),
故a+1=a2-1+b,
即b=2+a-a2=-+≤.
1
2
3
4
5
6
7
8
答案
6.(2024·宜宾模拟)写出与函数f(x)=sin 2x在x=0处有公共切线的一个函数g(x)= .
1
2
3
4
5
6
7
8
答案
二、填空题
x2+2x(答案不唯一)
因为f(x)=sin 2x,所以f'(x)=2cos 2x,
则f'(0)=2,f(0)=0,依题意只需满足g(0)=0,g'(0)=2即可,
不妨令g(x)=x2+2x,则g'(x)=2x+2,
则g'(0)=2,又g(0)=0,符合题意.
7.若直线l为曲线C1:y=x2与曲线C2:y=x3的公切线,则直线l的斜率为
.
曲线C1:y=x2,则y'=2x,曲线C2:y=x3,则y'=3x2,
设直线l与曲线C1的切点坐标为(a,a2),则切线方程为y=2ax-a2,
设直线l与曲线C2的切点坐标为(m,m3),则切线方程为y=3m2x-2m3,
∴
∴m=0或m=,
∴直线l的斜率为0或.
1
2
3
4
5
6
7
8
答案
0或
8.若曲线y=kx-1(k<0)与曲线y=ex有三条公切线,则k的取值范围是 .
1
2
3
4
5
6
7
8
答案
1
2
3
4
5
6
7
8
答案
令f(x)=kx-1(k<0),g(x)=ex,
则f'(x)=-,g'(x)=ex,
设点A(x1,f(x1)),则曲线y=f(x)在点A处的切线为y-f(x1)=f'(x1)(x-x1),
即y=-x+,
设点B(x2,g(x2)),则曲线y=g(x)在点B处的切线为y-g(x2)=g'(x2)(x-x2),
即y=x+(1-x2),
由题意
消去x1得-4k=(1-x2)2,
1
2
3
4
5
6
7
8
答案
由题意,方程-4k=(1-x)2ex有三个不同的实数根,
令φ(x)=(1-x)2ex,
则φ'(x)=(x2-1)ex=(x-1)(x+1)ex,
当x<-1或x>1时,φ'(x)>0,φ(x)单调递增;
当-1<x<1时,φ'(x)<0,φ(x)单调递减;
故当x=-1时,φ(x)取极大值φ(-1)=;
当x=1时,φ(x)取极小值φ(1)=0,
当x→-∞时,φ(x)→0;当x→+∞时,φ(x)→+∞,y=φ(x)的大致图象如图所示,
由图可知0<-4k<,即-<k<0.
本课结束
THANKS
$$
微重点1 函数的公切线问题
[考情分析] 函数的公切线问题,是导数的重要应用之一,利用导数的几何意义,通过双变量的处理,从而转化为零点问题,主要利用消元与转化,考查构造函数、数形结合能力,培养逻辑推理、数学运算素养.
考点一 求两函数的公切线
例1 (2024·泉州模拟)已知直线l既是曲线y=ln x的切线,也是曲线y=-ln(-x)的切线,则直线l的方程为 .
答案 y=x
解析 设直线l与曲线y=ln x的切点为(x1,ln x1)且x1>0,
与曲线y=-ln(-x)的切点为(x2,-ln(-x2))且x2<0,
又(ln x)'=,[-ln(-x)]'=-,
则直线l与曲线y=ln x的切线方程为y-ln x1=(x-x1),
即y=x+ln x1-1,
直线l与曲线y=-ln(-x)的切线方程为y+ln(-x2)=-(x-x2),
即y=-x+1-ln(-x2),
则解得
故直线l的方程为y=x.
[规律方法] 求切线方程时,注意区分曲线在某点处的切线和曲线过某点的切线,曲线y=f(x)在点P(x0,f(x0))处的切线方程是y-f(x0)=f'(x0)·(x-x0);求过某点的切线方程,需先设出切点坐标,再依据已知点在切线上求解.
跟踪演练1 (2023·南平模拟)已知曲线y=aln x和曲线y=x2有唯一公共点,且这两条曲线在该公共点处有相同的切线l,则直线l的方程为 .
答案 2x-y-e=0
解析 设曲线g(x)=aln x和曲线f(x)=x2在公共点(x0,y0)处的切线相同,
则f'(x)=2x,g'(x)=,
由题意知f(x0)=g(x0),f'(x0)=g'(x0),
即
解得
故切点为(,e),
切线斜率k=f'(x0)=2,
所以切线方程为y-e=2(x-),
即2x-y-e=0.
考点二 与公切线有关的求值问题
例2 (2024·大连模拟)斜率为1的直线l与曲线y=ln(x+a)和圆x2+y2=都相切,则实数a的值为( )
A.0或2 B.-2或0
C.-1或0 D.0或1
答案 A
解析 依题意得,设直线l的方程为y=x+b,
由直线和圆x2+y2=相切可得,=,解得b=±1,
当b=1时,y=x+1和y=ln(x+a)相切,
设切点坐标为(x0,x0+1),
∴
解得
同理当b=-1时,y=x-1和y=ln(x+a)相切,可得a=0.
综上所述,a=2或a=0.
[规律方法] 利用导数的几何意义解题,关键是切点,要充分利用切点既在曲线上又在切线上构造方程.
跟踪演练2 (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= .
答案 3
解析 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x0=,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.
考点三 判断公切线条数
例3 (2024·广州模拟)曲线C1:y=x2与曲线C2:y=ln x公切线的条数是( )
A.0 B.1
C.2 D.3
答案 C
解析 设公切线与y=x2的切点为(x1,),
与y=ln x的切点为(x2,ln x2),
y=x2的导数为y'=2x,y=ln x的导数为y'=,
则在切点(x1,)处的切线方程为y-=2x1(x-x1),即y=2x1x-,
则在切点(x2,ln x2)处的切线方程为
y-ln x2=(x-x2),
即y=x+ln x2-1,∴
整理得到-ln x1=1+ln 2,
令f(x)=x2-ln x,x∈(0,+∞),
则f'(x)=2x-=,
令f'(x)>0,得x>;
令f'(x)<0,得0<x<,
∴f(x)在区间上单调递减,
在区间上单调递增,
f(x)min=f=+ln 2<1+ln 2,
即函数f(x)与y=1+ln 2的图象如图所示,
由图可知,函数f(x)的图象与直线y=1+ln 2有两个交点,则方程-ln x1=1+ln 2有两个不相等的正根,即曲线C1:y=x2与曲线C2:y=ln x公切线的条数是2.
[规律方法] 运用导数与斜率之间的关系可以将两曲线公切线的切点表示出来,构造新的函数,通过零点存在定理判断函数零点个数,即方程解的情况.
跟踪演练3 已知函数f(x)=x3-x,则与曲线y=f(x)和y=x2+均相切的直线l有( )
A.1条 B.2条
C.3条 D.4条
答案 C
解析 f(x)=x3-x,所以f'(x)=3x2-1,
所以y=f(x)在点(x1,f(x1))处的切线方程为y-(-x1)=(3-1)(x-x1),
整理得y=(3-1)x-2.
设g(x)=x2+,直线l与g(x)的图象相切于点(x2,g(x2)),因为g'(x)=2x,
所以切线方程为y-=2x2(x-x2),
整理得y=2x2x-+,
则 (*)
整理得-2-=-2-=(9-8x1-6)=0,
当9-8x1-6=0时,Δ=82+4×9×6>0,方程有两个非零实数根,
x1=0也满足方程,故上述方程有3个解,
所以方程组(*)有3组解,故满足题中条件的直线l有3条.
考点四 求参数的取值范围
例4 (2024·曲靖模拟)已知a>0,若点P为曲线C1:y=+ax-m与曲线C2:y=2a2ln x的交点,且两条曲线在点P处的切线重合,则实数m的取值范围是( )
A. B.
C. D.(-∞,2e]
答案 C
解析 设点P的横坐标为n(n>0),则由y=+ax-m可得y'=x+a,
又y=2a2ln x可得y'=,
且两条曲线在点P处的切线重合,
所以切线的斜率k=n+a=(a>0),解得n=a或n=-2a(舍去),
即点P的横坐标为a(a>0),
由点P为曲线C1:y=+ax-m与曲线C2:y=2a2ln x的交点,
所以+a2-m=2a2ln a,
即m=-2a2ln a+a2,
令f(a)=-2a2ln a+a2(a>0),
则f'(a)=-4aln a+a=a(1-4ln a),
令f'(a)=0可得a=,
由a>0知,当0<a<时,f'(a)>0,
当a>时,f'(a)<0,
所以f(a)在上单调递增,在上单调递减,所以f(a)max=f=,
当a→+∞时,f(a)→-∞,
则实数m的取值范围为.
[规律方法] 利用导数的几何意义,构造参数关于切点横坐标或切线斜率k的函数,转化成函数的零点问题或两函数的交点问题,利用函数的性质或图象求解.
跟踪演练4 若曲线y=ln x与曲线y=x2-k有公切线,则实数k的最大值为( )
A.+ln 2 B.-ln 2
C.+ln 2 D.-ln 2
答案 C
解析 设在曲线y=ln x上的切点为(x1,ln x1),且(ln x)'=,
则切线斜率为,
在曲线y=x2-k上的切点为(x2,-k),且(x2-k)'=2x,
切线斜率为2x2,
所以切线方程分别为y-ln x1=(x-x1),
y-+k=2x2(x-x2),
即y=x+ln x1-1,y=2x2x--k,
则
整理得k=ln(2x2)-+1,
设f(x)=ln(2x)-x2+1(x>0),
则f'(x)=-2x=,
令f'(x)>0,得0<x<,
令f'(x)<0,得x>,
故函数f(x)在上单调递增,
在上单调递减,
所以f(x)max=f=+ln =+ln 2,y=f(x)的大致图象如图,
由图可知k≤+ln 2,即k的最大值为+ln 2.
专题强化练
(分值:40分)
一、单项选择题(每小题5分,共25分)
1.已知曲线f(x)=ex在点P(0,f(0))处的切线也是曲线g(x)=ln(ax)的一条切线,则实数a的值为( )
A. B.
C.e D.e2
答案 D
解析 因为f(x)=ex,所以f(0)=1,f'(x)=ex,所以f'(0)=1,
所以切线方程为y=x+1,
又g(x)=ln(ax),所以g'(x)=,
设切线y=x+1与y=g(x)的切点为(m,n),
可得切线的斜率为=1,即m=1,
n=m+1=1+1=2,可得切点为(1,2),
所以2=ln a,解得a=e2.
2.已知函数f(x)=ex-ax+b(a,b∈R),g(x)=x2+x,若这两个函数的图象在公共点A(1,2)处有相同的切线,则a-b的值为( )
A.e-2 B.e+2
C.e D.e2
答案 A
解析 因为f(x)=ex-ax+b(a,b∈R),g(x)=x2+x,
所以f'(x)=ex-a,g'(x)=2x+1,
因为f(x),g(x)在公共点A(1,2)处有相同的切线,
所以即
所以a-b=e-2.
3.已知函数f(x)=x2-4x+4,g(x)=x-1,则f(x)和g(x)的公切线的条数为( )
A.3 B.2
C.1 D.0
答案 A
解析 设公切线与f(x)和g(x)分别相切于点(m,f(m)),(n,g(n)),f'(x)=2x-4,g'(x)=-x-2,g'(n)=f'(m)=,
解得m=-+2,代入化简得8n3-8n2+1=0,
构造函数h(x)=8x3-8x2+1,
h'(x)=8x(3x-2),
令h'(x)>0,得x<0或x>;
令h'(x)<0,得0<x<,
则h(x)在(-∞,0),上单调递增,
在上单调递减,极大值h(0)=1>0,极小值h=-<0,故函数h(x)的图象和x轴有3个交点,方程8n3-8n2+1=0有三个解,故公切线有3条.
4.若直线l与函数f(x)=ex,g(x)=ln x的图象分别相切于点A(x1,f(x1)),B(x2,g(x2)),则x1x2-x1+x2等于( )
A.-2 B.-1
C.1 D.2
答案 B
解析 由f(x)=ex,g(x)=ln x,
得f'(x)=ex,g'(x)=,则=,
ln =ln ,即x1=-ln x2.
曲线y=f(x)在点A处的切线方程为y=x+(1-x1),
曲线y=g(x)在点B处的切线方程为y=x-1+ln x2,所以(1-x1)=-1+ln x2,
可得(1-x1)=-1-x1,
整理得x1x2-x1+x2=-1.
5.已知曲线C1:y=ex+a和曲线C2:y=ln(x+b)+a2(a,b∈R),若存在斜率为1的直线与C1,C2同时相切,则b的取值范围是( )
A. B.[0,+∞)
C.(-∞,1] D.
答案 D
解析 令f(x)=ex+a,g(x)=ln(x+b)+a2,
则f'(x)=ex,g'(x)=,
设斜率为1的切线在曲线C1,C2上的切点横坐标分别为x1,x2,
由题知==1,
∴x1=0,x2=1-b,
两点处的切线方程分别为y-(1+a)=x和y-a2=x-(1-b),
故a+1=a2-1+b,
即b=2+a-a2=-+≤.
二、填空题(每小题5分,共15分)
6.(2024·宜宾模拟)写出与函数f(x)=sin 2x在x=0处有公共切线的一个函数g(x)= .
答案 x2+2x(答案不唯一)
解析 因为f(x)=sin 2x,所以f'(x)=2cos 2x,
则f'(0)=2,f(0)=0,依题意只需满足g(0)=0,g'(0)=2即可,
不妨令g(x)=x2+2x,则g'(x)=2x+2,
则g'(0)=2,又g(0)=0,符合题意.
7.若直线l为曲线C1:y=x2与曲线C2:y=x3的公切线,则直线l的斜率为 .
答案 0或
解析 曲线C1:y=x2,则y'=2x,曲线C2:y=x3,则y'=3x2,
设直线l与曲线C1的切点坐标为(a,a2),则切线方程为y=2ax-a2,
设直线l与曲线C2的切点坐标为(m,m3),则切线方程为y=3m2x-2m3,
∴
∴m=0或m=,
∴直线l的斜率为0或.
8.若曲线y=kx-1(k<0)与曲线y=ex有三条公切线,则k的取值范围是 .
答案
解析 令f(x)=kx-1(k<0),g(x)=ex,
则f'(x)=-,g'(x)=ex,
设点A(x1,f(x1)),则曲线y=f(x)在点A处的切线为y-f(x1)=f'(x1)(x-x1),
即y=-x+,
设点B(x2,g(x2)),则曲线y=g(x)在点B处的切线为y-g(x2)=g'(x2)(x-x2),
即y=x+(1-x2),
由题意
消去x1得-4k=(1-x2)2,
由题意,方程-4k=(1-x)2ex有三个不同的实数根,
令φ(x)=(1-x)2ex,
则φ'(x)=(x2-1)ex=(x-1)(x+1)ex,
当x<-1或x>1时,φ'(x)>0,φ(x)单调递增;
当-1<x<1时,φ'(x)<0,φ(x)单调递减;
故当x=-1时,φ(x)取极大值φ(-1)=;
当x=1时,φ(x)取极小值φ(1)=0,
当x→-∞时,φ(x)→0;当x→+∞时,φ(x)→+∞,y=φ(x)的大致图象如图所示,
由图可知0<-4k<,即-<k<0.
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