内容正文:
专题03导数高考专项复习
专题3.1 导数的基本概念和切线相关题型
3.1.1 导数的基本运算
1.基本初等函数的导数公式
原函数
导函数
f(x)=ax(a>0且a≠1)
f(x)=ex
f(x)=logax(a>0,且a≠1)
注意:(1)中学阶段研究的函数都是连续可导函数,若无特殊说明,一般不涉及函数不可导的问题.(2)基本初等函数的导数公式不要求推导,直接使用即可.
2.导数的四则运算法则
(1)函数的和差的导数运算法则:.
拓展:.
(2)函数积的导数运算法则:.
拓展:①若c为常数,则.
②若a,b为常数,则.
(3)函数商的导数运算法则:.
拓展:若c为常数,.
3.简单复合函数的导数
(1)复合函数的定义:一般地,对于两个函数和,如果通过中间量,y可以表示成x的函数,那么称这个函数为函数和的复合函数,记作.
(2)复合函数的求导法则:一般地,对于由函数和复合而成的函数,它的导数与函数和的导数间的关系为.
例1.求下列函数的导数:
(1)。
(2)。
(3)。
(4)。
例2.已知函数f(x)的导数为,且满足,则的值为( )
A.5 B.6 C.7 D.-12
1.求下列函数的导数:
(1)y=sin(2x+1);
(2);
(3)y=xln(x+1);
(4)y=sin22x+2x+1;
(5)y=sinx;
(6).
2.已知函数,则( )
A. B.1 C. D.2
3.若,则( )
A. B. C. D.
4.函数的导数是( )
A. B. C. D.
5.已知函数的导函数为,且满足关系式,则的值为( )
A.-2 B. C. D.
6.,则( )
A. B. C. D.
7.已知函数f(x)=xsinx+cosx,则的值为( )
A. B.1 C.-1 D.0
8.设xlnx,若,则的值为( )
A. B. C.e D.
3.1.2 切线-已知点为切点
1.导数的几何意义:函数在x=x0处的导数f'(x0)就是曲线在点(x0,)处的切线的斜率k0,即.
如果切线的倾斜角为,则tan=f'(x0).
2.由1可知,若函数在点(x0,)处的切线方程为:.
例1.已知函数f(x)的定义域为R,f(x+1)是偶函数,当时,f(x)=ln(1﹣2x),则曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线斜率为( )
A. B. C.2 D.﹣2
例2.已知曲线在点(1,f(1))处的切线的倾斜角为,则a的值为 .
例3.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= .
例4.设.
(1)求函数y=f(x)的定义域;
(2)当a=1时,求函数y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程.
1.曲线在切点处切线方程为 .
2.曲线在切点切线斜率为 .
3.曲线在切点切线方程为 .
4.已知函数,则曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为 .
5.曲线y=ex+sin2x在点(0,1)处的切线方程为( )
A.3x+2y﹣2=0 B.2x﹣2y+1=0 C.3x﹣y+1=0 D.3x﹣2y+2=0
6.已知函数f(x)=(x+1)lnx﹣ax+2,当a=1时,则f(x)在(1,f(1))处的切线方
程为 .
7.已知函数,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为 .
8.已知,在点切线方程为 .
9.已知函数f(x)=ex﹣a(x﹣1),若曲线y=f(x)在点P(1,f(1))处的切线l在x
轴上的截距为2,则a的值为 .
10.已知函数f(x)=(a)ln(1+x).
则当a=﹣1时,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程.
3.1.3 切线-已知点为曲线外一点
已知函数的切线过了点A(m,n),且点A不在图像上,则可先设切点坐标为,则斜率,则切线方程为,然后将点A(m,n)代入得,由此解出的值.
例1.已知函数f(x)=x3﹣3x2+1在x=0时取得极大值1,则过点(0,2)与曲线y=f(x)相切的直线方程为 .
例2.过点(0,-2)作曲线的切线,则切线方程为 .
例3.曲线,若过点可作3条切线,求的取值范围为 .
1.过点作曲线的切线,则切线方程为( )
A. B.
C. D.
2.已知函数f(x)=x3-6x2+9x-7,直线l过点(0,1)且与曲线y=f(x)相切,则直线l的斜率为( )
A.24 B.24或-3 C.45 D.0或45
3.若过点可作曲线的三条切线,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
4.若过点可作曲线的三条切线,则的取值范围为 .
5.已知函数f(x)=x3+a,点A(0,0)在曲线y=f(x)上,则曲线y=f(x)过点E(2,0)的切线方程为 .
6.若曲线在点处的切线过原点O(0,0),则 .
7.已知函数,过原点作曲线y=f(x)的切线l,则切线l的斜
率为 .
8.已知点A在曲线上,且该曲线在点A处的切线经过点(-e,-1)(e为自然对数的底数),则点A的坐标是 ,切线方程为 .
9.已知直线l为曲线过点的切线. 则直线l的方程为 .
10.已知函数f(x)=x3﹣ax2+b(a,b∈R)的图象过点(2,4),且f'(1)=1.
(1)求a,b的值;
(2)求曲线y=f(x)过点(0,﹣1)的切线方程.
3.1.4 切线-公切线
公切线是指一条直线与两条给定的曲线(或一条曲线)都相切.公切线问题应根据两个函数在切点处的斜率相等,并且切点不但在切线上而且在曲线上,列出有关切点横坐标的方程组,通过解方程组进行求解.
例1.已知曲线在点(1,1)处的切线与曲线相切,则
a= .
例2.若曲线在点(0,1)处的切线也是曲线的切线,则a= .
例3.若直线与曲线相切,直线与曲线相切,则的值为( )
A.1 B. C. D.
例4.已知函数,,若直线l是曲线与曲线的公切线,则l的方程为( )
A. B. C. D.
1.抛物线,,两曲线的公切线斜率为( )
A. B. C. D.
2.曲线与直线的公切线条数为( )
A. B. C. D.
3.若曲线与存在公切线,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
4.抛物线 ,,两曲线存在两条不同公切线,则实数满足( )
A. B. C. D.
5.斜率为1的直线l与曲线和圆都相切,则实数a的值为( )
A.0或2 B.-2或0 C.-1或0 D.0或1
6.若直线 () 是曲线与曲线()的公切线, 则 .
7.函数与函数公切线的斜率为 .
8.若曲线与存在公切线,则实数的最小值为 .
9.直线是和的公切线,则实数 .
10.线与在交点处切线的夹角是 .
11.已知,,若两曲线存在公切线,求实数的取值范围。
12.已知抛物线C1:和C2:,若直线l同时是抛物线C1与C2的切线,则称直线l是抛物线C1与C2的公切线.问:当取什么值时,抛物线C1与C2有且仅有一条公切线?写出此公切线的方程.
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专题03导数高考专项复习
专题3.1 导数的基本概念和切线相关题型
3.1.1 导数的基本运算
1.基本初等函数的导数公式
原函数
导函数
f(x)=ax(a>0且a≠1)
f(x)=ex
f(x)=logax(a>0,且a≠1)
注意:(1)中学阶段研究的函数都是连续可导函数,若无特殊说明,一般不涉及函数不可导的问题.(2)基本初等函数的导数公式不要求推导,直接使用即可.
2.导数的四则运算法则
(1)函数的和差的导数运算法则:.
拓展:.
(2)函数积的导数运算法则:.
拓展:①若c为常数,则.
②若a,b为常数,则.
(3)函数商的导数运算法则:.
拓展:若c为常数,.
3.简单复合函数的导数
(1)复合函数的定义:一般地,对于两个函数和,如果通过中间量,y可以表示成x的函数,那么称这个函数为函数和的复合函数,记作.
(2)复合函数的求导法则:一般地,对于由函数和复合而成的函数,它的导数与函数和的导数间的关系为.
例1.求下列函数的导数:
(1)。
(2)。
(3)。
(4)。
解:(1)。
(2)。
(3)。
(4)。
例2.已知函数f(x)的导数为,且满足,则的值为( )
A.5 B.6 C.7 D.-12
解:∵,
∴ ,∴,
所以,∴.
1.求下列函数的导数:
(1)y=sin(2x+1);
(2);
(3)y=xln(x+1);
(4)y=sin22x+2x+1;
(5)y=sinx;
(6).
解:(1);
(2);
(3)根据题意,y=xln(x+1),
其导数;
(4)根据题意,y=sin2(2x)+2x+1,
其导数y′=4sin(2x)•cos(2x)+2xln2=2sin(4x)+2xln2.
(5)y=sinx,所以y′=cosx.
(6),所以.
2.已知函数,则( )
A. B.1 C. D.2
解:因为函数,所以f′(x),所以f′(1),
所以f′(1).
故选:C.
3.若,则( )
A. B. C. D.
解:商法则求导:,代入,,故。故选:A.
4.函数的导数是( )
A. B. C. D.
解:三角复合求导,内层导数为5,。故选:B.
5.已知函数的导函数为,且满足关系式,则的值为( )
A.-2 B. C. D.
解:∵,令x=2得,,
故选D.
6.,则( )
A. B. C. D.
解:乘积+复合求导:。故选:A.
7.已知函数f(x)=xsinx+cosx,则的值为( )
A. B.1 C.-1 D.0
解:,则,故选:D.
8.设xlnx,若,则的值为( )
A. B. C.e D.
解:,∴,即,解得:.故答案选:C.
3.1.2 切线-已知点为切点
1.导数的几何意义:函数在x=x0处的导数f'(x0)就是曲线在点(x0,)处的切线的斜率k0,即.
如果切线的倾斜角为,则tan=f'(x0).
2.由1可知,若函数在点(x0,)处的切线方程为:.
例1.已知函数f(x)的定义域为R,f(x+1)是偶函数,当时,f(x)=ln(1﹣2x),则曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线斜率为( )
A. B. C.2 D.﹣2
解:根据题意,函数f(x)的定义域为R,f(x+1)是偶函数,则f(1+x)=f(1﹣x),
两边同时求导可得:f′(1+x)=﹣f′(1﹣x),
当时,f(x)=ln(1﹣2x),求导可得f′(x),则有f(0)=﹣2,
又由f′(1+x)=﹣f′(1﹣x),令x=1可得:f′(2)=﹣f′(0)=2,
则曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线斜率为2.故选:C.
例2.已知曲线在点(1,f(1))处的切线的倾斜角为,则a的值为 .
解:函数的导数,
可得曲线f(x)在x=1处的切线的斜率为1,
而曲线f(x)在x=1处的倾斜角为,可得1tan,解得a=1.
故答案为:1.
例3.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= .
解:曲线y=ex+x,可得y′=ex+1,
在点(0,1)处切线的斜率为:e0+1=2,
切线方程为:y﹣1=2x,即y=2x+1.
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,
设y=ln(x+1)+a的切点的横坐标为x,可得切线的斜率为:2,可得x,
x代入y=2x+1,可得切点坐标为:(,0),
切点在曲线y=ln(x+1)+a上,所以0=ln(1)+a,解得a=ln2.
故答案为:ln2.
例4.设.
(1)求函数y=f(x)的定义域;
(2)当a=1时,求函数y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程.
解:(1)根据题意可得f(x)的定义域为(0,+∞);
(2)当a=1时,f(x)=lnx﹣x﹣1,所以,
所以f(1)=﹣2,f'(1)=0,
所以f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为y+2=0.
1.曲线在切点处切线方程为 .
解:;
则斜率;
所以切线方程为。故答案为:。
2.曲线在切点切线斜率为 .
解:求导:;
代入:得切线斜率。故答案为:。
3.曲线在切点切线方程为 .
解:求导:;
代入,斜率;
故切线方程为:。故答案为:。
4.已知函数,则曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为 .
解:,则f′(1)=1,又f(1)=0,
所以曲线在点(1,f(1))处的切线方程为y=x﹣1;
故答案为:y=x﹣1.
5.曲线y=ex+sin2x在点(0,1)处的切线方程为( )
A.3x+2y﹣2=0 B.2x﹣2y+1=0 C.3x﹣y+1=0 D.3x﹣2y+2=0
解:因为y′=ex+2cos2x,所以y=ex+sin2x在点(0,1)处的切线斜率为,所以切线方程为y﹣1=3×(x﹣0),即3x﹣y+1=0.故选:C.
6.已知函数f(x)=(x+1)lnx﹣ax+2,当a=1时,则f(x)在(1,f(1))处的切线方
程为 .
解:当a=1时,f(x)=(x+1)lnx﹣x+2(x>0),,则f′(1)=1,f(1)=1,所以f(x)在(1,f(1))处的切线方程为y﹣1=1×(x﹣1),即y=x.
7.已知函数,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为 .
解:由于f(1)=0,则切点坐标为(1,0),因为,所以切线斜率为,
故切线方程为,即故答案为:
8.已知,在点切线方程为 .
解:求导:;斜率;
切线方程为:。故答案为:。
9.已知函数f(x)=ex﹣a(x﹣1),若曲线y=f(x)在点P(1,f(1))处的切线l在x
轴上的截距为2,则a的值为 .
解:已知函数f(x)=ex﹣a(x﹣1),曲线y=f(x)在点P(1,f(1))处的切线l在x轴上的截距为2,因为f(1)=e,则点P(1,e).
因为f′(x)=ex﹣a,则f′(1)=e﹣a.
据题意,切线l经过点A(2,0),则f′(1)=kPA,
即,所以a=2e.故答案为:2e.
10.已知函数f(x)=(a)ln(1+x).
则当a=﹣1时,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程.
解:(1)a=﹣1时,f(1)=0,
f′(x)ln(x+1)+(1)( ),f′(1)=﹣ln2,
∴曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为y=﹣ln2(x﹣1).
3.1.3 切线-已知点为曲线外一点
已知函数的切线过了点A(m,n),且点A不在图像上,则可先设切点坐标为,则斜率,则切线方程为,然后将点A(m,n)代入得,由此解出的值.
例1.已知函数f(x)=x3﹣3x2+1在x=0时取得极大值1,则过点(0,2)与曲线y=f(x)相切的直线方程为 .
解:f(x)=x3﹣3x2+1,f′(x)=3x2﹣6x,
设切点坐标为,切线斜率,
则切线方程为,
把点(0,2)代入,
得,
整理得,解得x0=1或.
所以切线方程为y+1=﹣3(x﹣1)或,即3x+y﹣2=0或15x﹣4y+8=0.
故答案为:3x+y﹣2=0或15x﹣4y+8=0.
例2.过点(0,-2)作曲线的切线,则切线方程为 .
解:由题意知,点 不在曲线 上,设切点坐标为 ,
切线的斜率为 , 则切线方程为 ,
即 . 又点 在切线上,所以 ,
解得 , 所以切线方程为.故答案为:.
例3.曲线,若过点可作3条切线,求的取值范围为 .
解:切点,;切线代入整理:;
令,;
极大值,极小值;
有3条切线可得:。故答案为(-3,-2).
1.过点作曲线的切线,则切线方程为( )
A. B.
C. D.
解:切点,,
切线代入:,
斜率,切线:。故选:A.
2.已知函数f(x)=x3-6x2+9x-7,直线l过点(0,1)且与曲线y=f(x)相切,则直线l的斜率为( )
A.24 B.24或-3 C.45 D.0或45
解:由,得,
设直线与曲线相切的切点为 ,则在处的切线斜率为 ,
所以切线方程为,
将点的坐标代入并整理,得,
即,解得或,所以直线的斜率为24或-3.
故选:.
3.若过点可作曲线的三条切线,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
解:切点,,切线代入:,
令,,极值点(极大)、(极小)。
三条切线要求:,解得。故选:A.
4.若过点可作曲线的三条切线,则的取值范围为 .
解:代入整理得,令;
极值点、,三零点条件:,解得。故答案为:。
5.已知函数f(x)=x3+a,点A(0,0)在曲线y=f(x)上,则曲线y=f(x)过点E(2,0)的切线方程为 .
解:令所求切线在曲线y=f(x)上的切点为(m,m3),则f′(m)=3m2,
所以切线方程为y﹣m3=3m2(x﹣m)⇒3m2x﹣y﹣2m3=0,
又E(2,0)在切线上,故6m2﹣2m3=0⇒m=0或m=3,
所以切线方程为y=0或27x﹣y﹣54=0.
6.若曲线在点处的切线过原点O(0,0),则 .
解:因为,所以,
所以在点处的切线方程为.
又切线过原点,则,所以.故答案为:.
7.已知函数,过原点作曲线y=f(x)的切线l,则切线l的斜
率为 .
解:根据题意得 ,设切点坐标为,则 ,
所以切线 的方程为 ,
将点 代入, 可得 ,整理得:,故 , 解得
故 ,即切线 的斜率为 .
8.已知点A在曲线上,且该曲线在点A处的切线经过点(-e,-1)(e为自然对数的底数),则点A的坐标是 ,切线方程为 .
解: 设, 由, 得,,
则该曲线在点处的切线方程为,∴切线经过点,
,即, 则.
∴ 点的坐标是,此时切线方程为,即.故答案为: .
9.已知直线l为曲线过点的切线. 则直线l的方程为 .
解:对求导,得:.切线斜率:.
由点斜式方程,得:,化简得.
故答案为:.
10.已知函数f(x)=x3﹣ax2+b(a,b∈R)的图象过点(2,4),且f'(1)=1.
(1)求a,b的值;
(2)求曲线y=f(x)过点(0,﹣1)的切线方程.
解:(1)由f(x)=x3﹣ax2+b,得f′(x)=3x2﹣2ax,
则,解得a=1,b=0;
(2)由(1)得,f(x)=x3﹣x2,则f′(x)=3x2﹣2x,
设切点坐标为( ),
则函数在切点处的切线方程为y,
把点(0,﹣1)代入,可得,
整理得:,解得x0=1.
∴曲线y=f(x)过点(0,﹣1)的切线方程为y=x﹣1.
3.1.4 切线-公切线
公切线是指一条直线与两条给定的曲线(或一条曲线)都相切.公切线问题应根据两个函数在切点处的斜率相等,并且切点不但在切线上而且在曲线上,列出有关切点横坐标的方程组,通过解方程组进行求解.
例1.已知曲线在点(1,1)处的切线与曲线相切,则
a= .
解: 的导数为 ,
曲线 在 处的切线斜率为 ,
则曲线 在 处的切线方程为 , 即 .
由于切线与曲线 相切,
故 可联立 ,
得 ,
又 , 两线相切有一切点,
所以有 ,
解得 .故答案为: .
例2.若曲线在点(0,1)处的切线也是曲线的切线,则a= .
解:令 , 则 , 所以曲线 在点 处的切线斜率为 , 所以其切线方程为 . 令 , 则 . 因为直线 也是曲线 的切线, 所以两直线斜率相等, 所以令 , 解得 , 则曲线 与直线 相切的切点坐标为 , 所以 , 解得 .
例3.若直线与曲线相切,直线与曲线相切,则的值为( )
A.1 B. C. D.
解:设直线 与曲线 相切于点 ,
直线 与曲线 相切于点 ,
设 , 且直线 过定点 ,
则 , 且 , 所以 ,
设 , 则 , 则 , 且直线
过定点 ,则 , 所以 ,
令 , 则 ,
当 时, 单调递减,
当 时, 单调递增, 则 , 且 ,
当 时, , 且 , 所以当 时, ,
因为 ,即 ,
所以 , 所以 , 故 .故答案选:A.
例4.已知函数,,若直线l是曲线与曲线的公切线,则l的方程为( )
A. B. C. D.
解:设与曲线相切于点, 与相切于点. 由 , 可得的斜率, 所以. ①
又由, 可得,所以, 即. ②又因为, ③
将②③代入①中, 可得, 由③易知, ,
则. ④将④代入③, 可得 ,
则 ,
令, 则,
当 时, , 单调递减;
当 时, , 单调递增. 所以 , 当且仅当 时取等号,故,可得, 所以,
所以的方程为, 即.故选:B.
1.抛物线,,两曲线的公切线斜率为( )
A. B. C. D.
解:设切点横坐标,;切点横坐标,;
由斜率相等:;
切线截距相等:,代入得,仅水平切线满足,
公切线为。故选:C.
2.曲线与直线的公切线条数为( )
A. B. C. D.
解:设切点,;
时,切线,与已知直线重合;
时,切线,与平行不重合;
再联立公切线方程组,可解得另一组切点,总计2条不同公切线。故选:B.
3.若曲线与存在公切线,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
解:设切点,;切点,;联立截距条件消去,得;
构造函数,求最值可得的最大值为,故。故选:A.
4.抛物线 ,,两曲线存在两条不同公切线,则实数满足( )
A. B. C. D.
解:两抛物线开口完全相同,设公切线 ;
联立相切判别式:,;
两式相减得 ,无斜向公切线;仅当 时,存在两条水平公切线。
故选:A.
5.斜率为1的直线l与曲线和圆都相切,则实数a的值为( )
A.0或2 B.-2或0 C.-1或0 D.0或1
解:设直线 的方程为 , 即 , 由直线和圆 相切, 可得 , 解得 . 当 时, 和 相切, , 设切点为 , 根据导数的几何意义有 , 又切点同时在直线和曲线上, 即,即 时, . 当 时, 和 相切, , 设切点为 , 根据导数的几何意义有 , 又切点同时在直线和曲线上, 即,即 时, . 综上所述, 或 .
6.若直线 () 是曲线与曲线()的公切线, 则 .
解: 因为与曲线的导数分别为,,
设直线与曲线的切点为 ,所以,即,
所以切线方程为,代入、,得.
因该切线为,故,解得.
设直线与曲线的切点为 ,由,得,即.
切线方程为,化简得.因该切线为,故,解得.
7.函数与函数公切线的斜率为 .
解: 因为 所以
设切点分别为
则切线斜率为 所以 所以
所以 所以 或
所以公切线的斜率为 或
8.若曲线与存在公切线,则实数的最小值为 .
解:设 切点 , 切点 ,;
截距相等得 ;
令 ,求导得极小值点 ,代入得最小值。
故答案为:。
9.直线是和的公切线,则实数 .
解:对,切点,切线,截距,;
验证:,切线,完全重合。故答案为:2.
10.线与在交点处切线的夹角是 .
解: 由 得 ,
∴∴两曲线只有一个交点.∴
又 当 时,
∴两曲线在交点处的切线斜率分别为 则.
11.已知,,若两曲线存在公切线,求实数的取值范围。
解:设切点,;切点,;
切线截距相等:;由消去,整理得;
构造函数,求导分析单调性,得的最大值为;
结合,范围为。
12.已知抛物线C1:和C2:,若直线l同时是抛物线C1与C2的切线,则称直线l是抛物线C1与C2的公切线.问:当取什么值时,抛物线C1与C2有且仅有一条公切线?写出此公切线的方程.
解:设直线与抛物线相切于点。
对抛物线的方程求导得:
则抛物线在点处的切线方程为,
整理有:
设直线与抛物线相切于点。对抛物线的方程求导得:
则抛物线在点 处的切线方程为:,
整理有:其中①②都是切线的方程,则有,
消去并整理得:令,得 。
从而 ,此时公切线方程为:
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