专题训练 导数的几何意义-2025-2026学年高二上学期数学人教A版选择性必修第二册
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内容正文:
专题训练 导数的几何意义(详解版)
必备知识:
【1】函数y=f(x)在x=x0处的导数的几何意义是曲线y=f(x)在点P(x0,f(x0))处的切线的斜率.也就是说,曲线y=f(x)在点P(x0,f(x0))处的切线的斜率是f′(x0).相应地,切线方程为y-f(x0)=f′(x0)(x-x0).
【2】补充说明:(1)切线与曲线的交点不一定只有1个;(2)切线的斜率k只与横坐标x0有关,与Δx无关;(3)f′(x0)的正负决定增减,|f′(x0)|的大小决定快慢.
【3】利用导数的几何意义求切线方程的方法
(1)若已知点(x0,y0)在曲线上,求在点(x0,y0)处的切线方程,先求出函数y=f(x)在x=x0处的导数,然后根据直线的点斜式方程,得切线方程y-y0=f′(x0)(x-x0).
(2)若点(x0,y0)不在曲线上,求过点(x0,y0)的切线方程,首先应设出切点坐标,然后根据导数的几何意义列出等式,求出切点坐标,进而求出切线方程.
专题训练:
一、单选题
1.已知函数的部分图象如图所示,其导函数为,则( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【知识点】函数与导函数图象之间的关系、求曲线切线的斜率(倾斜角)
【分析】根据函数单调性和导数正负的关系,可判断,,,再根据在该点处切线倾斜角的大小,可比较,即可得出最终答案.
【详解】由的单调性可知,,而,;
又的图象在处切线的倾斜角大于在处切线的倾斜角,因此,所以;
故选:D.
2.曲线在点处的切线的倾斜角为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【知识点】直线斜率的定义、基本初等函数的导数公式、导数的运算法则、求曲线切线的斜率(倾斜角)
【分析】先求出函数的导函数,得到函数在处的导数值;再根据导数的几何意义、直线的倾斜角和斜率之间的关系即可求解.
【详解】由可得:.
所以.
设曲线在点处的切线的倾斜角为,
则,解得.
故选:C
3.已知函数在上可导,其部分图象如图所示,则下列不等式正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【知识点】已知两点求斜率、求曲线切线的斜率(倾斜角)
【分析】利用导数的几何意义可知为该点切线的斜率,由图可知处的切线斜率比处的切线斜率大,为两点处的斜率,比较即可得出.
【详解】根据导数的几何意义,如图,
分别表示在点处切线的斜率,又因为
由图可知
故选:B.
4.点在曲线上,设曲线在点处切线的倾斜角为,则角的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【知识点】斜率与倾斜角的变化关系、导数的运算法则、直线的倾斜角、求曲线切线的斜率(倾斜角)
【分析】求导,得到曲线在点处切线的斜率大于等于-1,结合的范围,得到答案.
【详解】,设,
则曲线在点处切线的斜率为,
则,又,切线斜率存在,故,
则.
故选:B
5.已知函数图象过点且在该点处的切线的斜率为1,则( )
A.1 B. C. D.
【答案】D
【知识点】导数的运算法则、已知切线(斜率)求参数
【分析】根据和求出即可求解.
【详解】依题意有,,
又,即,
,,.
故选:D.
6.若直线与曲线相切,则( )
A.2 B.e C. D.
【答案】C
【知识点】已知切线(斜率)求参数
【分析】设切点,再根据导数的几何意义求解即可.
【详解】设切点为,则对求导有,
故在处切线的斜率为,则由在直线上可得,
解得,故.
故选:C
7.已知,,直线与曲线相切,则的最小值是( )
A.4 B.3 C.2 D.1
【答案】D
【知识点】求在曲线上一点处的切线方程(斜率)、基本不等式“1”的妙用求最值、已知切线(斜率)求参数
【分析】据题意,由导数的几何意义代入计算,然后结合基本不等式即可得到结果.
【详解】因为,则,令,可得,
结合题设,将代入,得,即,
则,
当且仅当时,等号成立.
故的最小值是,
故选:D.
8.设曲线在处的切线为,若的倾斜角小于,则实数的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【知识点】直线斜率的定义、导数的运算法则、求曲线切线的斜率(倾斜角)
【分析】
求出函数的导数,利用导数的几何意义,结合切线倾斜角范围建立不等式,再求解不等式即得.
【详解】令,求导得,则切线的斜率为,
由的倾斜角小于,得切线的斜率或,
即或,
解得,解得或,
所以实数的取值范围是.
故选:B
二、多选题
9.(多选)已知点P在曲线上,为曲线在点P处的切线的倾斜角,则的值可以是( )
A. B. C. D.
【答案】CD
【知识点】直线的倾斜角、基本(均值)不等式的应用、斜率与倾斜角的变化关系、求曲线切线的斜率(倾斜角)
【分析】求导,结合基本不等式求出导函数的取值范围,从而得到倾斜角的取值范围.
【详解】因为,所以.
因为,所以(当且仅当,即时取等号),
所以,所以.
又因为,所以.
故选:CD.
10.(多选)设点P是曲线上的任意一点,P点处的切线的倾斜角为,则角的取值范围包含( )
A. B. C. D.
【答案】CD
【知识点】求曲线切线的斜率(倾斜角)、斜率与倾斜角的变化关系
【分析】切线倾斜角的正切就是曲线的导数,只要判断导函数的取值范围即可.
【详解】,,
依题意:,,
∵倾斜角的取值范围是,∴,
故选:CD.
11.已知曲线,则( )
A.直线与曲线相切
B.若直线与曲线相切,则
C.当曲线与曲线都相切时,
D.当时,若过原点可作曲线的两条切线,则或
【答案】ACD
【知识点】两条切线平行、垂直、重合(公切线)问题、已知切线(斜率)求参数
【分析】根据导数的几何意义可得.
【详解】选项A:联立和2,得,
所以直线与曲线相切,故A正确;
选项B:由,得,由,得,故B错误;
选项C:由,得,令,得,
则,所以切线方程为,即,则,
令,得,则,
所以切线方程为,即,则,
所以,故C正确;
选项D:当时,,令,
则,设过原点的直线与曲线切于点,
则切线方程为,
将原点代入得,整理得,
则,解得或,故D正确.
故选:ACD.
三、填空题
12.曲线上的点到直线距离的最小值为 .
【答案】
【知识点】已知某点处的导数值求参数或自变量、求点到直线的距离
【分析】求出曲线的斜率为的切线与曲线相切的切点坐标,再根据点到直线的距离公式求解即可.
【详解】的定义域为,
求导得,令得,即,解得或(舍去),
当时,,此时切点为,
所以曲线到直线的距离的最小值即为切点到直线的距离,
即为,
故答案为:
13.已知函数,若曲线在点处的切线方程为,则 .
【答案】2
【知识点】已知切线(斜率)求参数、导数的运算法则
【分析】根据导数几何意义可知,点在切线上,计算可求得.
【详解】由,得,
所以,又在切线上,所以,
解得,所以.
故答案为:.
14.若函数在点,处的切线互相平行,则 .
【答案】
【知识点】简单复合函数的导数、基本初等函数的导数公式、两条切线平行、垂直、重合(公切线)问题
【分析】由条件结合导数的几何意义列方程可得结果.
【详解】由题意,,所以,
,
由于在点,处的切线互相平行,所以,
即,,,检验符合.
故答案为:.
四、解答题
15.已知函数.
(1)求在点处的切线方程;
(2)已知过点,,可以作函数的两条切线,求实数的取值范围.
【答案】(1)
(2)或
【知识点】导数的乘除法、求过一点的切线方程、求在曲线上一点处的切线方程(斜率)
【分析】(1)利用导数求切线斜率,然后由点斜式可得切线方程;
(2)设切点坐标为,表示出切线方程,根据切线过点得关于的一元二次方程,由方程有两个不相等的实根求解即可.
【详解】(1),因为,,
所以切点为,且切线斜率,
所以切线方程为,
得.
(2)设切点坐标为,因为,
所以切线的斜率,
所以切线方程是,
因为切线过点,
所以,即,
因为过点可以作曲线的两条切线,
所以方程有两个不同的根,
所以,
解得或.
16.已知曲线.
(1)若在点处的切线与直线平行,求实数的值;
(2)若曲线与曲线在第一象限的公共点处的切线互相垂直,求实数的值.
【答案】(1)0
(2)
【知识点】两条切线平行、垂直、重合(公切线)问题、求在曲线上一点处的切线方程(斜率)
【分析】(1)根据导数的几何意义求解即可;
(2)设公共点为,由题设可得,可得,,再将公共点代入两曲线方程化简可得,进而求解即可.
【详解】(1)由,则,
而直线的斜率为3,
所以,解得.
(2)由题意,,,
设公共点为,则,,
由于曲线与曲线在第一象限的公共点处的切线互相垂直,
所以,则,,
又,则,
所以,解得.
试卷第1页,共3页
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专题训练 导数的几何意义(学生版)
必备知识:
【1】函数y=f(x)在x=x0处的导数的几何意义是曲线y=f(x)在点P(x0,f(x0))处的切线的斜率.也就是说,曲线y=f(x)在点P(x0,f(x0))处的切线的斜率是f′(x0).相应地,切线方程为y-f(x0)=f′(x0)(x-x0).
【2】补充说明:(1)切线与曲线的交点不一定只有1个;(2)切线的斜率k只与横坐标x0有关,与Δx无关;(3)f′(x0)的正负决定增减,|f′(x0)|的大小决定快慢.
【3】利用导数的几何意义求切线方程的方法
(1)若已知点(x0,y0)在曲线上,求在点(x0,y0)处的切线方程,先求出函数y=f(x)在x=x0处的导数,然后根据直线的点斜式方程,得切线方程y-y0=f′(x0)(x-x0).
(2)若点(x0,y0)不在曲线上,求过点(x0,y0)的切线方程,首先应设出切点坐标,然后根据导数的几何意义列出等式,求出切点坐标,进而求出切线方程.
专题训练:
一、单选题
1.已知函数的部分图象如图所示,其导函数为,则( )
A. B.
C. D.
2.曲线在点处的切线的倾斜角为( )
A. B. C. D.
3.已知函数在上可导,其部分图象如图所示,则下列不等式正确的是( )
A. B.
C. D.
4.点在曲线上,设曲线在点处切线的倾斜角为,则角的取值范围是( )
A. B.
C. D.
5.已知函数图象过点且在该点处的切线的斜率为1,则( )
A.1 B. C. D.
6.若直线与曲线相切,则( )
A.2 B.e C. D.
7.已知,,直线与曲线相切,则的最小值是( )
A.4 B.3 C.2 D.1
8.设曲线在处的切线为,若的倾斜角小于,则实数的取值范围是( )
A. B.
C. D.
二、多选题
9.(多选)已知点P在曲线上,为曲线在点P处的切线的倾斜角,则的值可以是( )
A. B. C. D.
10.(多选)设点P是曲线上的任意一点,P点处的切线的倾斜角为,则角的取值范围包含( )
A. B. C. D.
11.已知曲线,则( )
A.直线与曲线相切
B.若直线与曲线相切,则
C.当曲线与曲线都相切时,
D.当时,若过原点可作曲线的两条切线,则或
三、填空题
12.曲线上的点到直线距离的最小值为 .
13.已知函数,若曲线在点处的切线方程为,则 .
14.若函数在点,处的切线互相平行,则 .
四、解答题
15.已知函数.
(1)求在点处的切线方程;
(2)已知过点,,可以作函数的两条切线,求实数的取值范围.
16.已知曲线.
(1)若在点处的切线与直线平行,求实数的值;
(2)若曲线与曲线在第一象限的公共点处的切线互相垂直,求实数的值.
试卷第1页,共3页
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