内容正文:
专题09 基本初等函数的导数及求导法则
教学目标
1.熟记并正确使用基本初等函数的导数公式,能直接求简单函数的导数。
2.掌握导数的加减、乘法、除法运算法则,能进行组合运算。
3.理解复合函数求导法则,会正确拆分并求复合函数导数。
教学重难点
重点:基本初等函数导数公式、导数四则运算法则、复合函数求导。
难点:复合函数求导的拆分与链式法则运用,除法法则不混淆。
知识点01 基本初等函数的导数公式
基本初等函数
导函数
(为常数)
【即学即练】
1.已知函数的导数为,则( )
A.1 B. C.0 D.
【答案】B
【详解】,故.
2.函数的导函数为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】函数,
则,故A正确.
知识点02 导数的运算法则
若f′(x),g′(x)存在,则有:
加减运算
乘法运算
除法运算
,则
【即学即练】
3.已知函数,则( )
A.0 B.1 C.2 D.3
【答案】D
【详解】由题意得,所以.
4.函数的导函数为__________.
【答案】
【详解】由题意得:.
知识点03 复合函数的导数
一般地,对于由函数和复合而成的函数,它的导数和函数,的导数间关系为,即对的导数等于对的导数与对的导数的乘积.
【即学即练】
5.已知是函数的导函数,,则( )
A.0 B.1 C.2 D.3
【答案】D
【详解】由题可得,所以
6.已知是函数的导函数,,则( )
A.0 B.1 C.2 D.3
【答案】C
【详解】由,求导得,
所以.
题型01 基本初等函数的导数
【例1】下列求导结果正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】,,,,只有A正确.
【例2】已知函数,则( )
A.2 B.0 C.-1 D.1
【答案】D
【详解】因为,所以,
所以.
【变式1-1】下列求导运算错误的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】对于A,因为,故A错误;对于B,因为,故B正确;
对于C,因为,故C正确;对于D,因为,故D正确.
【变式1-2】已知函数,则________
【答案】
【详解】,把代入,
.
故答案为:
【变式1-3】函数在处的导数为______.
【答案】/-0.25
【详解】,,,
在处的导数为.
解题时先识别函数类型,严格对照常数、幂函数、指数函数、对数函数、三角函数的导数公式直接代入计算,不自行推导。重点区分易混公式,如指数函数中与,对数函数中与,避免公式用错。
题型02 导数的四则运算
【例3】已知函数,则的值为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】,.
【例4】求下列函数的导数:
(1);
(2);
(3);
(4).
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)
【详解】(1)
(2)
.
(3)
(4)
【变式2-1】下列求导运算正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】选项A:, A错误.
选项B:,B错误.
选项C:由商的求导法则,令,,
则,C正确.
选项D:由积的求导法则,令,,
则,与选项结果不符,D错误.
【变式2-2】已知函数,则的值为( )
A.3 B.2 C. D.1
【答案】D
【详解】因为函数,则,
所以.
故选:D.
【变式2-3】(1)求的导数;
(2)求的导数;
(3)求的导数;
(4)求的导数.
【答案】(1).(2).(3).(4).
【分析】
【详解】(1),.
(2),.
(3)先使用三角公式进行化简.
,.
(4).
先拆分函数结构,确定是和、差、积、商哪种运算,再对应使用运算法则。加法与减法直接分别求导再合并,乘法遵循 “前导后不导加后导前不导”,除法遵循 “上导下不导减下导上不导,分母保持平方”,计算时注意符号与顺序。
题型03 复合函数的导数
【例5】下列求导运算中,正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】易知,因此A错误;
又,可得B错误;
,即C错误;
,即D正确.
【例6】一个弹簧振子做简谐运动,其位移(单位:)与时间(单位:)之间的关系为,该弹簧振子在时的瞬时速度为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】由,求导得,
依题意该弹簧振子在时的瞬时速度为:.
【变式3-1】已知是函数的导函数,,则( )
A.0 B.1 C.2 D.3
【答案】A
【详解】由题可得,所以.
【变式3-2】(多选)下列关于各函数导数的计算,正确的有( )
A.若,则
B.若,则
C.若,则
D.若,则
【答案】AC
【详解】若,则,所以A正确;
若,则,所以B不正确;
若,则,所以C正确;
若,则,所以D不正确.
【变式3-3】设函数,则__________.
【答案】10
【详解】因为,所以.
先把复合函数拆分为外层函数与内层函数,明确复合结构,再按照链式法则分步求导。求导遵循 “先外后内、逐层求导、最后相乘”,不跳步、不漏内层函数的导数,确保每一层求导都正确,最后化简结果。
题型04 函数中含导
【例7】已知函数,则( )
A.1 B. C.2 D.
【答案】A
【详解】,
,
当时,,
解得.
【例8】已知奇函数,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】由该函数为奇函数,则,
即,
即有,即,故,
则,则,
解得,故,则.
【变式4-1】设是的导函数,已知,则( )
A.1 B. C.2 D.
【答案】A
【详解】由,求导得,则,解得.
【变式4-2】已知函数,则__________.
【答案】5
【详解】对求导得,所以,
解得,所以,.
【变式4-3】已知函数满足,则的值为__________.
【答案】
【详解】由题意可得,
所以,
解得.
故答案为:.
对已知等式两边同时求导,灵活运用基本公式与四则运算法则,将这类定点导数值当作常数处理。通过整理等式把单独分离出来,再按题目要求代入特定点计算数值,完成求解。
题型05 已知导数求参数
【例9】已知函数(α为常数),若,则α的值为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】C
【详解】因为,,
则,解得.
故选:C.
【例10】已知函数,若,则实数的值为( )
A.3 B.1 C. D.
【答案】A
【分析】
【详解】解法一:函数,
则,
所以,解得.
解法二:,而,
所以,解得.
故选:A
【变式5-1】若,,则的值等于( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】因为,所以,
又,
所以,
所以.
故选:A.
【变式5-2】已知函数则a的值为______.
【答案】1
【详解】由,得,
所以,又
所以,解得.
故答案为:1
【变式5-3】已知函数若,则实数a的值为__________.
【答案】
【详解】,若,
则或,解得.
故答案为:.
题型06 在一点的切线方程
【例11】函数在点处的切线方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】,所以,
则切线方程为,整理得.
故选:D.
【例12】已知,则在处的切线方程为_____.
【答案】
【详解】由,得,令,则,解得,所以,
所以在处的切线方程的斜率为,
又,
所以切线方程为:,即.
故答案为:.
【变式6-1】已知函数,则的图象在处的切线方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】,,
,
所以切线方程为,即.
故选:B
【变式6-2】已知曲线在处的切线的倾斜角为,则( )
A. B.2 C.3 D.0
【答案】A
【详解】∵,∴曲线在处的切线的斜率为2,即.
又∵,
故选:A
【变式6-3】函数与x轴的交点分别为A,B,C,且在点处的切线的斜率为,则____________.
【答案】9
【详解】设点,
因为点在上,
所以
,
所以,
因为在上,
所以,所以点为,
则
.
故答案为:9.
【点睛】关键点点睛:本题解决的关键在于,利用三次函数的一般式与零点式得到系数与零点的关系,从而得解.
题型07 过一点的切线方程
【例13】(多选)过点与函数相切的直线为( )
A. B.
C. D.
【答案】CD
【详解】因为,所以;
若A点是切点,则,
则切线方程为,即,故C正确;
若A点不是切点,设切点,则B处切线斜率为,
又因为直线AB的斜率为,
则,,
化简可得,所以或(舍去,此时重合),
所以点B为,故切线斜率为,
则切线方程为,即,故D正确.
故选:CD.
【例14】过原点作曲线的两条切线,,切点分别为,,则的面积为( )
A.16 B.15 C.10 D.5
【答案】A
【分析】
【详解】解法一:因为,所以,
设切点,所以在处的切线斜率,
所以在处的切线方程为,
又点在曲线上,所以,
所以在处的切线方程为,
因为此切线过点,所以),
解得,即,当时,,当时,,
所以不妨设,所以直线的方程为,
整理得,又到的距离,
则.
解法二:过原点且斜率不存在的直线为易知它与曲线相交,
故过原点且与曲线相切的直线斜率存在,
设切线方程为,切点为,,联立,
整理得0,令,得或,
由,得,所以,
当时,,当时,,
不妨设,所以,
所以直线的方程为,即0,
又到的距离,则.
故选:A
【变式7-1】(多选)过点作曲线的切线,则切线方程可能是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】AB
【详解】
∵.设曲线的切点为,则,.
∴切线方程为.
又切线经过点,则,解得或,
∴切点为时,切线方程为;切点为时,切线方程为.
故选:AB.
【变式7-2】过点可以作曲线的两条切线,切点的横坐标分别为m,n,则的值为( )
A.1 B.2 C. D.3
【答案】D
【详解】,设切点为坐标,
则,
即,则,
由题意知有两解,分别为m,n,
故,
故选:D.
【变式7-3】已知曲线,
(1)求曲线在点处的切线方程;
(2)求过点且与曲线相切的直线方程.
【答案】(1)
(2)或
【分析】
【详解】(1)解:由函数,可得,可得,
即曲线在点处的切线斜率为,
所以曲线在点处的切线方程为,即.
(2)解:因为点不在曲线上,
设切点为,所以,
所以切线方程为,
又因为在直线上,所以,
即,解得或.
当切点为时,切线方程为;
当切点为时,切线的斜率为,此时切线方程为,
综上所述,过点且与曲线相切的直线方程为:或.
题型08 已知切线求参数
【例15】设曲线在处的切线与垂直,则( )
A. B.2 C. D.
【答案】C
【详解】因为,所以,
所以曲线在处的切线斜率为:,
由直线的斜率为:,
又因为曲线在处的切线与垂直,
所以,
所以,
故选:C.
【例16】已知函数,若的图象在处的切线方程为,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】由题意知,
所以,解得,
又,
所以,解得,所以.
故选:C.
【变式8-1】若曲线与直线相切,则______.
【答案】1
【详解】因为,所以.直线的斜率为1,
令,解得,,所以,解得.
故答案为:.
【变式8-2】若直线为曲线的切线,则__________.
【答案】
【详解】因为,所以,
设切点为,则切线方程为,
化简可得,
又因为是曲线y的切线,所以,
解得.
故答案为:.
【变式8-3】若曲线在点处的切线与直线垂直,则____________.
【答案】
【详解】由可得,
则曲线在点处的切线的斜率为,
又曲线在点处的切线与直线垂直,
所以,解得.
故答案为:
利用三个核心条件列方程:切点在函数图像上、切点在切线上、切线斜率等于该点导数值。将三个条件联立成方程组,通过解方程求出参数值,保证斜率、坐标、导数完全匹配。
题型09 公切线问题
【例17】(多选)已知函数的公切线为,则的值可能是( )
A.2 B. C.3 D.
【答案】CD
【详解】设与相切于点,
,故切线斜率,
在点处的切线方程为,
即,故,
设与相切于点,
,则,所以,解得,
在处的切线方程为,
即,故,
所以,
将代入上式得,
整理得,解得或,
当时,切线方程为,此时,所以;
当时,切线方程为,故,,所以;
综上所述:或3.
【例18】已知曲线在点处的切线也是曲线的切线,则________.
【答案】1
【详解】由,则,
所以曲线在点处的斜率为,
所以曲线在点处的切线方程为.
设直线与曲线相切的切点为,且,
则,解得.
【变式9-1】已知倾斜角为的直线l与曲线和都相切,则实数__________.
【答案】/
【详解】,设直线l与曲线切于点,
则,得,所以直线l的方程为,
设直线l与曲线切于点,则,
所以点在直线l上,故,得.
故答案为:
【变式9-2】若直线是曲线与曲线的公切线,则______
【答案】
【详解】由函数和,可得和,
设公切线与的切点为,
可得,所以切线方程为,即,
因为公切线的方程为,可得,解得,
所以与的公切线的方程,
设公切线与的切点为,可得,
所以切线方程为,即,
因为公切线的方程为,可得,解得.
【变式9-3】已知曲线与曲线有两条公切线,且它们的斜率之积为1,则实数的取值范围为_____,
【答案】
【详解】设,,
由题意得存在实数,使得在处的切线和在处的切线重合,
所以,即,
由,即,
又由,即,
令,则题目转化为有两个不相等的实数根,且互为倒数,
设两根分别为,,
则由得,
化简得,
所以,即,
因为,所以,
故的取值范围为.
故答案为:
分别设两条曲线的切点,求出各自导数得到斜率,写出两条切线方程。因为是同一条公切线,所以斜率相等、纵截距也相等,据此列出方程组,解出切点坐标与未知参数,完成计算。
一、单选题
1.已知函数,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】,所以.
2.已知函数,则( )
A.1 B. C.2 D.
【答案】A
【详解】由求导公式得:,
将代入导函数,得到关于的方程:,
所以.
3.已知函数的导函数,则函数可以是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】对于A选项, ,故A错误;
对于B选项,,故B正确;
对于C选项,,故C错误;
对于D选项,,故D错误.
4.已知函数的图象在点处的切线与直线平行,则( )
A.-1 B. C.1 D.
【答案】C
【详解】由题意知直线的斜率为
又,则
因为函数的图象在点处的切线与直线平行,
所以
解得.
5.在曲线的所有切线中,斜率等于的有( )
A.0条 B.1条 C.2条 D.3条
【答案】B
【详解】由题可知,函数的定义域为.
由,得,
令,则或
解得或,
因为函数定义域为,
所以舍去,即
曲线的斜率等于的切线有条.
故选:
6.已知过原点的直线与函数的图象相切,则的斜率为( )
A.7 B.8 C.9 D.10
【答案】C
【详解】由题意设直线为,由,得,
设切点的横坐标为,则,
消去得,整理得,所以,
解得,所以的斜率为.
7.已知直线与曲线和都相切,则实数的值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】令直线与曲线的切点为,
由,则,
而,故,所以,
令直线与曲线的切点为,
由,则,故,
而,故,所以.
二、多选题
8.下列求导运算正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】BC
【详解】是常数,,故A错误;
,故B正确;
,故C正确;
,故D错误.
9.若函数的图象上至少存在两个不同的点P,Q,使得曲线在这两点处的切线垂直,则称函数为“垂切函数”.下列函数中为“垂切函数”的是( )
A. B. C. D.
【答案】ACD
【详解】存在,,使成立,A正确.
不存在,,使成立,B错误.
,存在,使得成立,C正确.
存在,,使成立,D正确,
故选:ACD.
三、填空题
10.曲线在点处的切线的倾斜角为,则点的坐标为__________
【答案】或
【详解】,,故,
所以点的坐标为或
11.函数,则______.
【答案】/
【详解】因为,所以,
所以,
所以,所以,
所以.
12.若直线既是曲线在处的切线,也是曲线的切线,则实数_________.
【答案】2
【详解】由求导得,则曲线在处的切线方程为,即,
设曲线的切线的切点为,由求导得,
依题意可得,解得.
四、解答题
13.求下列函数的导数:
(1)
(2)
(3)
【答案】(1);
(2);
(3)
【分析】
【详解】(1)解:;
(2)解:;
(3)解:由,
所以.
14.已知函数,点在曲线上.
(1)求的值;
(2)求曲线在点处的切线方程;
(3)求曲线过点的切线方程.
【答案】(1)
(2)
(3)或
【分析】
【详解】(1)因为点在曲线上,
所以,解得.
(2)由,
所以,,
所以曲线在点处的切线方程为,
即.
(3)设切点坐标为,则,
所以曲线在点处的切线方程为,
即.
将点的坐标代入切线方程,
可得,解得或.
当时,所求切线方程为;
当时,所求切线方程为.
综上所述,曲线过点的切线方程为或.
15.(1)设(为常数),曲线与直线在点相切.求的值.
(2)曲线在处的切线与直线l平行,且与l的距离为,求直线l的方程.
【答案】(1),;(2)或
【分析】
【详解】(1)由曲线过点,可得,故,
由,得,
则,
此即为曲线在点处的切线的斜率,
由题意,得,故.
(2)设,则,
切线方程为,即.
因为直线l与切线平行,所以可设直线l的方程为.
两平行线间的距离,解得或.
故直线l的方程为或.
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专题09 基本初等函数的导数及求导法则
教学目标
1.熟记并正确使用基本初等函数的导数公式,能直接求简单函数的导数。
2.掌握导数的加减、乘法、除法运算法则,能进行组合运算。
3.理解复合函数求导法则,会正确拆分并求复合函数导数。
教学重难点
重点:基本初等函数导数公式、导数四则运算法则、复合函数求导。
难点:复合函数求导的拆分与链式法则运用,除法法则不混淆。
知识点01 基本初等函数的导数公式
基本初等函数
导函数
(为常数)
________
________
________
________
【即学即练】
1.已知函数的导数为,则( )
A.1 B. C.0 D.
2.函数的导函数为( )
A. B. C. D.
知识点02 导数的运算法则
若f′(x),g′(x)存在,则有:
加减运算
________
乘法运算
除法运算
,则________
【即学即练】
3.已知函数,则( )
A.0 B.1 C.2 D.3
4.函数的导函数为__________.
知识点03 复合函数的导数
一般地,对于由函数和复合而成的函数,它的导数和函数,的导数间关系为________,即对的导数等于对的导数与对的导数的乘积.
【即学即练】
5.已知是函数的导函数,,则( )
A.0 B.1 C.2 D.3
6.已知是函数的导函数,,则( )
A.0 B.1 C.2 D.3
题型01 基本初等函数的导数
【例1】下列求导结果正确的是( )
A. B.
C. D.
【例2】已知函数,则( )
A.2 B.0 C.-1 D.1
【变式1-1】下列求导运算错误的是( )
A. B.
C. D.
【变式1-2】已知函数,则________
【变式1-3】函数在处的导数为______.
解题时先识别函数类型,严格对照常数、幂函数、指数函数、对数函数、三角函数的导数公式直接代入计算,不自行推导。重点区分易混公式,如指数函数中与,对数函数中与,避免公式用错。
题型02 导数的四则运算
【例3】已知函数,则的值为( )
A. B. C. D.
【例4】求下列函数的导数:
(1);
(2);
(3);
(4).
【变式2-1】下列求导运算正确的是( )
A. B.
C. D.
【变式2-2】已知函数,则的值为( )
A.3 B.2 C. D.1
【变式2-3】(1)求的导数;
(2)求的导数;
(3)求的导数;
(4)求的导数.
先拆分函数结构,确定是和、差、积、商哪种运算,再对应使用运算法则。加法与减法直接分别求导再合并,乘法遵循 “前导后不导加后导前不导”,除法遵循 “上导下不导减下导上不导,分母保持平方”,计算时注意符号与顺序。
题型03 复合函数的导数
【例5】下列求导运算中,正确的是( )
A. B.
C. D.
【例6】一个弹簧振子做简谐运动,其位移(单位:)与时间(单位:)之间的关系为,该弹簧振子在时的瞬时速度为( )
A. B. C. D.
【变式3-1】已知是函数的导函数,,则( )
A.0 B.1 C.2 D.3
【变式3-2】(多选)下列关于各函数导数的计算,正确的有( )
A.若,则
B.若,则
C.若,则
D.若,则
【变式3-3】设函数,则__________.
先把复合函数拆分为外层函数与内层函数,明确复合结构,再按照链式法则分步求导。求导遵循 “先外后内、逐层求导、最后相乘”,不跳步、不漏内层函数的导数,确保每一层求导都正确,最后化简结果。
题型04 函数中含导
【例7】已知函数,则( )
A.1 B. C.2 D.
【例8】已知奇函数,则( )
A. B. C. D.
【变式4-1】设是的导函数,已知,则( )
A.1 B. C.2 D.
【变式4-2】已知函数,则__________.
【变式4-3】已知函数满足,则的值为__________.
对已知等式两边同时求导,灵活运用基本公式与四则运算法则,将这类定点导数值当作常数处理。通过整理等式把单独分离出来,再按题目要求代入特定点计算数值,完成求解。
题型05 已知导数求参数
【例9】已知函数(α为常数),若,则α的值为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【例10】已知函数,若,则实数的值为( )
A.3 B.1 C. D.
【变式5-1】若,,则的值等于( )
A. B. C. D.
【变式5-2】已知函数则a的值为______.
【变式5-3】已知函数若,则实数a的值为__________.
题型06 在一点的切线方程
【例11】函数在点处的切线方程为( )
A. B.
C. D.
【例12】已知,则在处的切线方程为_____.
【变式6-1】已知函数,则的图象在处的切线方程为( )
A. B.
C. D.
【变式6-2】已知曲线在处的切线的倾斜角为,则( )
A. B.2 C.3 D.0
【变式6-3】函数与x轴的交点分别为A,B,C,且在点处的切线的斜率为,则____________.
题型07 过一点的切线方程
【例13】(多选)过点与函数相切的直线为( )
A. B.
C. D.
【例14】过原点作曲线的两条切线,,切点分别为,,则的面积为( )
A.16 B.15 C.10 D.5
【变式7-1】(多选)过点作曲线的切线,则切线方程可能是( )
A.
B.
C.
D.
【变式7-2】过点可以作曲线的两条切线,切点的横坐标分别为m,n,则的值为( )
A.1 B.2 C. D.3
【变式7-3】已知曲线,
(1)求曲线在点处的切线方程;
(2)求过点且与曲线相切的直线方程.
题型08 已知切线求参数
【例15】设曲线在处的切线与垂直,则( )
A. B.2 C. D.
【例16】已知函数,若的图象在处的切线方程为,则( )
A. B. C. D.
【变式8-1】若曲线与直线相切,则______.
【变式8-2】若直线为曲线的切线,则__________.
【变式8-3】若曲线在点处的切线与直线垂直,则____________.
利用三个核心条件列方程:切点在函数图像上、切点在切线上、切线斜率等于该点导数值。将三个条件联立成方程组,通过解方程求出参数值,保证斜率、坐标、导数完全匹配。
题型09 公切线问题
【例17】(多选)已知函数的公切线为,则的值可能是( )
A.2 B. C.3 D.
【例18】已知曲线在点处的切线也是曲线的切线,则________.
【变式9-1】已知倾斜角为的直线l与曲线和都相切,则实数__________.
【变式9-2】若直线是曲线与曲线的公切线,则______
【变式9-3】已知曲线与曲线有两条公切线,且它们的斜率之积为1,则实数的取值范围为_____,
分别设两条曲线的切点,求出各自导数得到斜率,写出两条切线方程。因为是同一条公切线,所以斜率相等、纵截距也相等,据此列出方程组,解出切点坐标与未知参数,完成计算。
一、单选题
1.已知函数,则( )
A. B. C. D.
2.已知函数,则( )
A.1 B. C.2 D.
3.已知函数的导函数,则函数可以是( )
A. B. C. D.
4.已知函数的图象在点处的切线与直线平行,则( )
A.-1 B. C.1 D.
5.在曲线的所有切线中,斜率等于的有( )
A.0条 B.1条 C.2条 D.3条
6.已知过原点的直线与函数的图象相切,则的斜率为( )
A.7 B.8 C.9 D.10
7.已知直线与曲线和都相切,则实数的值为( )
A. B. C. D.
二、多选题
8.下列求导运算正确的是( )
A. B.
C. D.
9.若函数的图象上至少存在两个不同的点P,Q,使得曲线在这两点处的切线垂直,则称函数为“垂切函数”.下列函数中为“垂切函数”的是( )
A. B. C. D.
三、填空题
10.曲线在点处的切线的倾斜角为,则点的坐标为__________
11.函数,则______.
12.若直线既是曲线在处的切线,也是曲线的切线,则实数_________.
四、解答题
13.求下列函数的导数:
(1)
(2)
(3)
14.已知函数,点在曲线上.
(1)求的值;
(2)求曲线在点处的切线方程;
(3)求曲线过点的切线方程.
15.(1)设(为常数),曲线与直线在点相切.求的值.
(2)曲线在处的切线与直线l平行,且与l的距离为,求直线l的方程.
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