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[课下巩固检测练(八)] 函数的公切线问题
(每题5分)
1.若直线l是曲线y=ex-1与y=ex-1的公切线,则直线l的方程为( )
A.y=x-1 B.y=x
C.y=x+1 D.y=ex
解析:选B.由y=ex-1,得y'=ex-1,由y=ex-1,得y'=ex.
设直线l与曲线y=ex-1切于点(x1,),与曲线y=ex-1切于点(x2,-1),
则=①,又=②,
由方程①②解得x1=1,x2=0,所以直线l过点,斜率为1,即l的方程为y=x.
2.直线l:y=kx+b是曲线y=ln x和y=ex-2的公切线,则k+b=( )
A.- B.0
C.0或 D.
解析:选C.对于y=ln x,设切点为,求导得y'=,
则在该点处的斜率为k=,则切线方程为:y-ln x1=(x-x1),即y=x+ln x1-1,
对于y=ex-2,设切点为,求导得y'=ex-2,
则在该点处的斜率为k=,
则切线方程为y-=,即y=x+,
因为l:y=kx+b是公切线,
所以即x1=,
所以ln -1=,即1-x2=,所以(1-x2)(-1)=0,
即1-x2=0或x2-2=0,解得x2=1或x2=2,
当x2=1时,此时k==,b==0,
所以k+b=,
当x2=2时,此时k==1,b==-1,
所以k+b=0,
所以k+b=0或.
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
解析:选A.设公切线与f(x)和g(x)分别相切于点,,f'(x)=2x-4,g'=-x-2,g'=f'=,解得m=-+2,代入化简得8n3-8n2+1=0,构造函数f(x)=8x3-8x2+1,f'(x)=8x,原函数在上单调递增,在上单调递减,在上单调递增,极大值f>0,极小值f<0,
故函数图象和x轴有交3个点,方程8n3-8n2+1=0有三解,故切线有3条.
4.已知函数f(x)=x3-x+a的图象关于原点对称,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
解析:选C.函数f(x)=x3-x+a的图象关于原点对称,则有f=-f(x),
即-+a=-,解得a=0,所以f(x)=x3-x,
由f'(x)=3x2-1,所以y=f(x)在点处的切线方程为y-=,整理得y=x-2.
设g(x)=x2+,直线l与g(x)的图象相切于点,
因为g'=2x,
所以切线方程为y-=2x2,整理得y=2x2x-+,则(*)
整理得-2-=-2-==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x1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.
5.若曲线C1:y=x2与曲线C2:y=(a>0)存在公共切线,则实数a的取值范围为( )
A.(0,1) B.
C. D.
解析:选D.由y=x2得y'=2x,曲线y=x2在点处的切线斜率为2m,
由y=(a>0)得y'=在点处的切线斜率为en,
如果两条曲线存在公共切线,那么2m=en.
又由斜率公式可得2m=,由此得到m=2n-2,则4n-4=en有解,
所以直线y=4x-4与函数y=ex的图象有交点即可.
当直线y=4x-4与函数y=ex的图象相切时,
设切点为(s,t),则es=4,且t=4s-4=es,得s=2,t=4,即有切点(2,4),此时a=,
故实数a的取值范围是.
6.已知曲线y=在点(x0,)(0<x0<)处的切线也与曲线y=ex相切,则x0所在的区间是( )
A. B.
C. D.
解析:选C.设该切线为l,对y=求导得y'=,
所以l的方程为y-=,即y=x+.
设l与曲线y=ex相切的切点为,
则l的方程又可以写为y-em=em,即y=emx+em.
所以em=,=em.
消去m,可得x0=1+ln(2),0<x0<,
令t=2∈,则ln t-+1=0.
设h=ln t-+1,
当0<t<1时,h'=->0,
所以h在上单调递增,
又h=-<0,h=->0,
所以t0=2∈,所以x0∈.
7.若直线l与曲线y=ex相切,切点为M(x1,y1),与曲线y=也相切,切点为N,则2x1-x2的值为( )
A.-2 B.-1
C.0 D.1
解析:选B.因为直线l与曲线y=ex相切,切点为M,
可知直线l的方程为y=+=x+(1-x1),
又直线l与曲线y=也相切,切点为N,
可知直线l的方程为y=2+=2x-+9,
所以两式相除,可得2=3-x2,所以2x1-x2=-1.
8.已知曲线y=x3-x+2的切线与曲线y=ln(x+1)-a也相切,若该切线过原点,则a= .
解析:因为y=x3-x+2的导数为y'=3x2-1,设切点为,
所以切线斜率为k=3-1,
所以曲线y=x3-x+2在(x1,-x1+2)处的切线过原点,所以k=3-1=,即x1=1,所以k=2,切线为y=2x,
又切线y=2x与曲线y=ln(x+1)-a相切,设切点为,
因为y'=,所以切线斜率为k==2,解得x0=-,
所以y0=2x0=-1,则-1=ln(-+1)-a,解得a=1-ln 2.
答案:1-ln 2
9.已知曲线C1:y=ex+a-2,C2:y=x2,若有且仅有一条直线l同时与C1,C2都相切,则a= .
解析:设直线l与曲线C1相切于点.
因为'=ex+a-2,所以直线l的斜率为.
所以直线l的方程为y-=.
联立y=x2,整理得x2-x-=0,
所以Δ=+4=0.
所以-4x0+4=0有唯一解.
设f(x)=ex+a-2-4x+4,则f(x)有唯一零点.
又f'(x)=ex+a-2-4单调递增,
令f'(x)=0,得x=ln 4+2-a,
x∈,f'(x)<0,f(x)单调递减;x∈,f'(x)>0,f(x)单调递增;
f(x)在x=ln 4+2-a处取得唯一极小值,
则f=4-4+4=0,解得a=ln 4.
答案:ln 4
10.试写出曲线y=2ex与曲线y=2ln(x+2)的一条公切线方程 .
解析:设公切线l与曲线y=2ex切于点A,
与曲线y=2ln切于点B(x2,2ln(x2+2)).
由y=2ex,得y'=2ex.
由y=2ln,得y'=.
令2=,即=,则x2+2=,且=2,
即2ln-2=2,
化为ln -=,
所以=0,解得x1=-1或x1=0.
当x1=-1时,k=,A,
此时切线l的方程为y-=,即y=x+.
当x1=0时,k=2,A,
此时切线l的方程为y-2=2,即y=2x+2.
综上可知,切线l的方程为y=x+或y=2x+2,写出任意一个即可.
答案:y=x+或y=2x+2(写出一个即可)
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