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微突破1 切线与公切线问题
【备考指南】 曲线的切线与公切线问题是高考考查的热点,一般单独考查,难度较小,也可与函数的单调性、极值、最值综合考查,难度较大.
1.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).
1.(2025·广东湛江二模)已知函数f(x)=ex+2x,则曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程为( )
A.y=2x+1 B.y=3x+1
C.y=2x D.y=3x
2.若两曲线共切点,则切线为两曲线的公切线.
2.已知曲线y=ln x与曲线y=a(x-)在交点(1,0)处有相同的切线,则a=( )
A.1 B.
C.- D.-1
3.若直线是曲线的切线,则切点既在切线上又在曲线上.
3.(2025·全国Ⅰ卷12题)若直线y=2x+5是曲线y=ex+x+a的一条切线,则a= .
4.求切线时要注意是过点处的切线还是在点处的切线,前者需要设出切点,后者给出的点即为切点.
4.曲线y=ex-2+1过坐标原点的切线方程为 .
【思维建模】 求曲线y=f(x)的切线方程的三种类型及方法
(1)已知切点P(x0,f(x0)),求切线方程:求出切线的斜率f'(x0),由点斜式写出方程;
(2)已知切线的斜率k,求切线方程:设切点为P(x0,f(x0)),通过方程k=f'(x0)解得x0,再由点斜式写出方程;
(3)已知切线上一点(非切点),求切线方程:设切点为P(x0,f(x0)),利用导数求得切线斜率f'(x0),再由斜率公式求得切线斜率,列方程(组)解得x0,再由点斜式或两点式写出方程.
【例】 (1)(2024·全国甲卷理6题)设函数f(x)=,则曲线y=f(x)在点(0,1)处的切线与两坐标轴所围成的三角形的面积为( )
A. B.
C. D.
(2)(2025·辽宁省部分重点中学协作体考试)过原点且与曲线y=xsin x相切的直线有( )
A.1条 B.2条
C.3条 D.4条
【通性通法】 求两曲线不共切点的公切线的一般思路
(1)分别设出两曲线的切点;
(2)分别求两曲线的切线方程;
(3)由公切线转化为两切线方程对应项系数相同,然后求解即可.
【通性通法】 两曲线公切线条数的判断方法
(1)由两曲线公切线的几何特征,构建等量关系式f'(x1)=g'(x2)=;
(2)解上述方程组,当无解时,两曲线不存在公切线;当有一解时,公切线只有一条;当有两个不同的解时,公切线有两条.
(3)(2024·新高考Ⅰ卷13题)若曲线y=ex+x在点(0,1)处的切线也是曲线y=ln(x+1)+a的切线,则a= .
【训练】 (1)(2025·河南郑州一模)已知曲线f(x)=x3-x+3在点P处的切线与直线x+2y-1=0垂直,则P点的坐标为( )
A.(1,3) B.(-1,3)
C.(1,3)或(-1,3) D.(1,-3)
(2)若直线l与曲线y=和圆x2+y2=都相切,则直线l的方程为( )
A.y=2x+1 B.y=2x+
C.y=x+1 D.y=x+
(3)已知曲线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
提示:完成课后作业 专题三 微突破1
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微突破1 切线与公切线问题
【基础·回扣】
1.B 2.B 3.4 4.y=x
【典例·讲解】
【例】 (1)A f'(x)=
,所以f'(0)=3,所以曲线y=f(x)在点(0,1)处的切线方程为y-1=3(x-0),即3x-y+1=0,切线与两坐标轴的交点分别为(0,1),(-,0),所以切线与两坐标轴所围成的三角形的面积为×1×=.故选A.
(2)C 设切点为(x0,x0sin x0),因为曲线y=xsin x,所以y'=sin x+xcos x,所以=sin x0+x0cos x0,所以x0cos x0=0,所以x0=0或cos x0=0,当x0=0时,k=0,所以切线方程为y-0=0(x-0),即y=0;当x0=时,k=1,所以切线方程为y-0=1(x-0),即y=x;当x0=-时,k=-1,所以切线方程为y-0=-1(x-0),即y=-x,所以切线有3条.故选C.
(3)ln 2 解析:由y=ex+x得y'=ex+1,y'|x=0=e0+1=2,故曲线y=ex+x在(0,1)处的切线方程为y=2x+1,由y=ln(x+1)+a得y'=,设切线与曲线y=ln(x+1)+a相切的切点为(x0,ln(x0+1)+a),由两曲线有公切线得y'==2,解得x0=-,则切点为(-,a+ln),由切点在直线y=2x+1上得,a+ln=0,故a=ln 2.
【训练】 (1)C 设切点P(x0,y0),f'(x)=3x2-1,又直线x+2y-1=0的斜率为-,∴f'(x0)=3-1=2,∴=1,∴x0=±1,又切点P(x0,y0)在y=f(x)上,∴y0=-x0+3,∴当x0=1时,y0=3;当x0=-1时,y0=3.∴切点P为(1,3)或(-1,3).
(2)D 易知直线l的斜率存在,设直线l的方程为y=kx+b,则= ①.设直线l与曲线y=的切点坐标为(x0,)(x0>0),则y'==k ②,=kx0+b ③.由②③可得b=,将b=,k=代入①得x0=1或x0=-(舍去),所以k=b=,故直线l的方程为y=x+.故选D.
(3)A 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,则h'(x)=8x(3x-2),所以h(x)在(-∞,0),(,+∞)上单调递增,在(0,)上单调递减,极大值h(0)>0,极小值h()<0,当x→-∞时,h(x)→-∞;当x→+∞时,h(x)→+∞,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.
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