摘要:
**基本信息**
以导数几何意义为核心,通过“在点”“过点”切线方程、求参、切线条数、公切线五大题型,构建“步骤化方法+递进式逻辑”的切线问题专项训练体系,培养推理与运算能力。
**专项设计**
|模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|求“在点”型切线方程|4题|四步流程:设切点→求函数值→算导数得斜率→写切线方程|基于导数几何意义,直接应用切线方程公式,夯实基础|
|求“过点”型切线方程|3题|五步流程:设切点→求函数值→算斜率→写切线方程→代入已知点|在“在点”型基础上增加代入验证,强化方程思想|
|利用切线方程求参|4题|联立切线方程与曲线方程,结合相切条件(判别式或导数相等)求参|深化方程思想与导数应用,培养运算能力|
|由切线条数求参|4题|转化为方程根的个数问题,结合函数单调性与极值分析|提升逻辑推理,建立“切线问题-方程解-函数性质”联系|
|公切线|7题|分别求两曲线切线,令斜率与截距相等,转化为方程求解|综合应用导数与方程思想,培养模型观念|
内容正文:
一轮复习培优专题 切线问题
题型01 求“在点”型切线方程
【解题方法】
求曲线y=f(x)在点P(x0,f(x0))处的切线方程:
(1)求出函数y=f(x)在点x=x0处的导数,即曲线y=f(x)在点P(x0,f(x0))处切线的斜率.
(2)切线方程为:y=y0+f′(x0)(x-x0).
1、设切点(或者给出了切点):P(x0,y0)
2、y0=f(x0)
3、y=f′(x) k=f′(x0)
4、切线方程:y-y0=k(x-x0)
1-1.曲线在点处的切线方程为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】求切点坐标,再求函数在切点处的导数值得到切线斜率,最后由点斜式整理得到切线方程.
【详解】函数的定义域为,切点为:
得,即切点为;
,代入得斜率;
切线方程为,整理得.
1-2.若函数,则的图象在点处的切线方程为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】将函数求导得,则切线的斜率,
又,则切线方程为,即.
1-3.函数在点处的切线的斜率为________.
【答案】
【详解】由,得,
则,即函数在点处的切线的斜率为.
1-4.曲线在处的切线方程为______.
【答案】
【详解】由题可得,由于,,
所以曲线在处的切线方程为,即.
题型02 求“过点”型切线方程
【解题方法】
1、设切点(或者给出了切点):P(x0,y0)
2、y0=f(x0)
3、y=f′(x) k=f′(x0)
4、切线方程:y-y0=k(x-x0)
5、过(a,b),代入y-y0=k(x-x0),得
2-1.过点与曲线相切的直线的斜率为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】设切点为,
,切线斜率,解得:,.
2-2.过原点的直线与曲线相切,则切点坐标为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】设曲线切点为,利用导数的几何意义与两点间斜率公式得到,解出后代入曲线方程即得切点坐标.
【详解】设切点坐标为,.
由,求导得,则切线的斜率.
因为切线过原点和切点,所以斜率.
又切点在曲线上,则,即得.
解得,即.
将其代入曲线方程得,所以切点坐标为.
2-3.曲线的一条切线经过点,则该切线方程为______.
【答案】
【详解】已知,则,
设切点坐标为,则切线斜率为,
此时切线方程为,
因为曲线的一条切线经过点,
所以,即,
因为恒成立,所以,此时切线斜率,切点坐标为,
则该切线方程为,即.
题型03 利用切线方程求参
3-1.已知直线与曲线相切,则实数b的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】先设出切点坐标,根据导数的几何意义求出切线斜率,进而得到切线方程,再结合切线方程与已知直线方程的关系,得到关于的表达式,最后通过求导得出函数的最值即可确定的取值范围.
【详解】由函数,得,
设切点坐标为,则切线的斜率,
所以切线方程为,其中,
即切线方程为.
整理可得,
又因为直线与曲线相切,
所以,.
设,则,
令,解得,
当时,,在上单调递减;
当时,,在上单调递增,
故函数在时取极小值,
且当时,.
综上所述,函数的值域为,所以实数的取值范围.
3-2.已知曲线在点处的切线与直线垂直,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】因为,,
设切线斜率为,则,
又因为切线与直线垂直,
所以,即,解得.
3-3.若曲线在处的切线方程为,则实数的值为( )
A. B.1 C. D.2
【答案】A
【详解】设,则,
由题意得,解得.
3-4.已知a,b为正实数,直线与曲线相切,则最大值为______.
【答案】
【分析】根据给定条件,利用导数的几何意义求得,再利用基本不等式“1”的妙用求出最大值.
【详解】由,求导得,
设直线与曲线相切于点,则有,
解得,则,而为正实数,
因此,当且仅当,即时取等号,
所以的最大值为.
题型04 由切线条数求参
4-1.若曲线有两条过坐标原点的切线,则的取值范围是 ______ .
【答案】
【分析】利用导数的几何意义得切线方程为,根据条件,将问题转化成方程有两个不同解,即可求解.
【详解】设切点为,又,所以切线方程为,
又切线过原点,则,整理得到,
由题意知方程有两个不同解,所以,解得或,
所以的取值范围是.
4-2.若函数的图象不存在过原点的切线,则实数a的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】求出函数的导数,利用导数的几何意义求出函数的图象在处的切线方程,由已知建立方程,利用方程无解列式求解.
【详解】函数,求导得,
则函数的图象在处的切线方程为,
由原点不在该切线上,得关于切点横坐标的方程无解,
即无解,则,解得,
所以实数a的取值范围为.
4-3.过点的曲线的切线有2条,则的取值范围为________.
【答案】
【详解】
设切点为,切线斜率
切线方程:
过:
化简可得 即
切线有条方程有个不等实根,即
即或即或
故
4-4.已知函数图象关于点对称.
(1)求a,b;
(2)若过点存在三条直线与曲线相切,求实数m的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据代入函数解析式,对比系数即可求解;
(2)将问题转化为与有三个交点,利用导数研究的单调性,极值和图像即可求解.
【详解】(1)因为函数图象关于对称,
所以,故,
化简可得,
所以,解得.
(2)由(1)可知,函数,所以,
设切点坐标为,
所以切线方程为,因为切线过点,
所以,即,
令,则,
令,解得,或.
当x变化时,,的变化情况如下表所示,
x
1
0
0
单调递减
单调递增
0
单调递减
因此,当时,有极小值;
当时,有极大值.
过点存在3条直线与曲线相切,等价于
关于x的方程有三个不同的根,则,
所以实数m的取值范围是.
题型05 公切线
【解题方法】
交点处公切线,可以直接参照直线在点处的切线求法设交点(切点)
对函数,如果要求它们的图象的公切线,只需分别写出两条切线:
) 和
再令 ,消去一个变量后,再讨论得到的方程的根的个数即可。
但在这里需要注意 x1 和 x2 的范围,例如,若f(x)=lnx,则要求 x1>0
5-1.曲线在处的切线恰好是曲线的切线,则实数______.
【答案】
【分析】求出切线方程,设切线与曲线切于点,利用导数的几何意义以及点在切线上可得出关于、的方程组,解之即可.
【详解】对函数求导得,故曲线在处的切线斜率为,
所求切线方程为,即,
设直线与曲线切于点,
对函数求导得,所以曲线在点处的切线斜率为,
且点在直线上,所以有,解得.
5-2.已知曲线在点处的切线与曲线只有一个公共点,则的值为__________.
【答案】0或1
【分析】根据导数的几何意义可得曲线在点处的切线方程,分析可知方程有且仅有一个解,分析讨论即可.
【详解】令,,
则,可得,,
则在点处的切线方程为,
令,则,
由题意可知方程有且仅有一个解,
若,则有且仅有一个解,符合题意;
若,则,解得;
综上所述:或1.
5-3.已知曲线在点处的切线也是曲线的切线,则( )
A.0 B. C.1 D.2
【答案】B
【详解】设公切线与的切点为,
因为,所以,
因为,所以,
则,得.
5-4.若曲线在处的切线也是曲线的切线,则__________.
【答案】
【分析】先求出曲线在处的切线方程,再利用该切线与第二条曲线相切的条件,结合导数的几何意义联立方程求解参数.
【详解】函数的定义域为,求导得 ,
当时,导数值 ,即切线斜率为;
由点斜式得切线方程为,整理为,
设直线与相切于点,
对,求导得,
由导数的几何意义,切点处导数值等于切线斜率,即 ,解得,
因此切点坐标为 ,又切点在切线上,
代入得: ,解得.
5-5.已知曲线和有两条公切线,其中一条为直线,则另外一条公切线的方程为________.
【答案】
【分析】根据两条曲线的其中一条公切线为,结合导数的几何意义求出,设出另一条切线的两条曲线的切点坐标,得到切线方程,联立方程组求解即可.
【详解】对,求导得,
设切点为,切线斜率,解得,则切点为,切线方程为,满足条件.
对,求导得.
设切点为,则切线斜率为,所以,故切点坐标为,
代入切线中得,,则.
设另一条公切线与相切于,则切线方程为,
即.
设该公切线与相切于,则切线方程为,
即.
所以,解得或.
当时,对应切线方程为,即已知切线方程;
当时,对应切线方程为.
故另外一条公切线的方程为.
5-6.已知直线l与曲线和都相切,则直线l的方程为_________.
【答案】
【详解】设,与曲线联立,得,由,得.
直线l与曲线联立,得,显然,由,得.
所以,
化简得,又,所以,从而.
所以直线l的方程为,即.
5-7.若曲线与曲线有两条公切线,则的取值范围为______.
【答案】
【分析】利用导数的几何意义分别求出切线方程,从而得出,利用换元法把问题转化为有两个不同解,求导并分析函数的单调性和最大值,结合极限分析求出的取值范围.
【详解】设曲线上的切点为,求导得,
则切线方程为,即,
设该切线与曲线切于点,求导得,
则切线方程为,即,
,即①,②,
把①代入②消去得,由得,解得,
令,则,代入①得,
令,问题转化为有2个不同解,
求导,时,,单调递增;
时,,单调递减;
最大值,和时,,
,,
,即.
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一轮复习培优专题 切线问题
题型01 求“在点”型切线方程
【解题方法】
求曲线y=f(x)在点P(x0,f(x0))处的切线方程:
(1)求出函数y=f(x)在点x=x0处的导数,即曲线y=f(x)在点P(x0,f(x0))处切线的斜率.
(2)切线方程为:y=y0+f′(x0)(x-x0).
1、设切点(或者给出了切点):P(x0,y0)
2、y0=f(x0)
3、y=f′(x) k=f′(x0)
4、切线方程:y-y0=k(x-x0)
1-1.曲线在点处的切线方程为( )
A. B. C. D.
1-2.若函数,则的图象在点处的切线方程为( )
A. B. C. D.
1-3.函数在点处的切线的斜率为________.
1-4.曲线在处的切线方程为______.
题型02 求“过点”型切线方程
【解题方法】
1、设切点(或者给出了切点):P(x0,y0)
2、y0=f(x0)
3、y=f′(x) k=f′(x0)
4、切线方程:y-y0=k(x-x0)
5、过(a,b),代入y-y0=k(x-x0),得
2-1.过点与曲线相切的直线的斜率为( )
A. B. C. D.
2-2.过原点的直线与曲线相切,则切点坐标为( )
A. B. C. D.
2-3.曲线的一条切线经过点,则该切线方程为______.
题型03 利用切线方程求参
3-1.已知直线与曲线相切,则实数b的取值范围是( )
A. B. C. D.
3-2.已知曲线在点处的切线与直线垂直,则( )
A. B. C. D.
3-3.若曲线在处的切线方程为,则实数的值为( )
A. B.1 C. D.2
3-4.已知a,b为正实数,直线与曲线相切,则最大值为______.
题型04 由切线条数求参
4-1.若曲线有两条过坐标原点的切线,则的取值范围是 ______ .
4-2.若函数的图象不存在过原点的切线,则实数a的取值范围为( )
A. B.
C. D.
4-3.过点的曲线的切线有2条,则的取值范围为________.
4-4.已知函数图象关于点对称.
(1)求a,b;
(2)若过点存在三条直线与曲线相切,求实数m的取值范围.
题型05 公切线
【解题方法】
交点处公切线,可以直接参照直线在点处的切线求法设交点(切点)
对函数,如果要求它们的图象的公切线,只需分别写出两条切线:
) 和
再令 ,消去一个变量后,再讨论得到的方程的根的个数即可。
但在这里需要注意 x1 和 x2 的范围,例如,若f(x)=lnx,则要求 x1>0
5-1.曲线在处的切线恰好是曲线的切线,则实数______.
5-2.已知曲线在点处的切线与曲线只有一个公共点,则的值为__________.
5-3.已知曲线在点处的切线也是曲线的切线,则( )
A.0 B. C.1 D.2
5-4.若曲线在处的切线也是曲线的切线,则__________.
5-5.已知曲线和有两条公切线,其中一条为直线,则另外一条公切线的方程为________.
5-6.已知直线l与曲线和都相切,则直线l的方程为_________.
5-7.若曲线与曲线有两条公切线,则的取值范围为______.
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