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第第页专题02利用导数解决切线(公切线)问题题型一:“在”型求切线【例题1-1】已知函数.曲线在点处的切线方程为(
)A.B.C.D.【答案】C解:因为,所以,所以,,所以切点为,切线的斜率,所以切线方程为,即;故选:C【例题1-2】已知函数在上满足,则曲线在点处的切线方程是(
)A.B.C.D.【答案】C【详解】∵函数在上满足,用替换得:,∴∴令,则,∴,即∴,∴,∴曲线在点处的切线方程是:,即.故选:C.【提分秘籍】已知在点处的切线方程步骤:①求;②【变式1-1】已知满足,且当时,,则曲线在点处的切线方程为(
)A.B.C.D.【答案】C【详解】已知满足,∴为奇函数,当时,,因此,则x>0时,,曲线在点处的切线斜率,又,∴曲线在点,即(1,0)处的切线方程为,整理得﹒故选:C.【变式1-2】设函数,则曲线在点(3,-6)处的切线方程为(
)A.y=9x+21B.y=-9x+19C.y=9x+19D.y=-9x+21【答案】D【详解】解:因为函数,所以,所以,所以切线的斜率为.所以曲线在点(3,-6)处的切线方程为y+6=-9(x-3),即y=-9x+21.故选:D.【变式1-3】函数在处的切线方程为(
)A.B.C.D.【答案】A【详解】依题意,,则,而,于是有,即,所以所求切线方程为:.故选:A题型二:“过”型求切线【例题2-1】过点作曲线的切线,则切线方程为()A.或B.或C.或D.【答案】A【详解】设切点为(m,m3-3m),的导数为,可得切线斜率k=3m2-3,由点斜式方程可得切线方程为y﹣m3+3m=(3m2-3)(x﹣m),代入点可得﹣6﹣m3+3m=(3m2-3)(2﹣m),解得m=0或m=3,当m=0时,切线方程为,当m=3时,切线方程为,故选A.【例题2-2】已知曲线,过点的直线与曲线相切于点,则点的横坐标为______________.【答案】0或或【详解】设的坐标为,,过点的切线方程为,代入点的坐标有,整理为,解得或或,故答案为:0或或.【提分秘籍】函数图象过点处的切线方程:①设切线坐标,②求出切线方程为,③代入求得,从而得切线方程.【变式2-1】若过点的直线与函数的图象相切,则所有可能的切点横坐标之和为(
)A.B.C.D.【答案】D【详解】因为函数,所以,设切点为,则切线方程为:,将点代入得,即,解得或,所以切点横坐标之和为故选:D.【变式2-2】过点作曲线的切线,则切线方程为A.B.C.D.【答案】C【详解】由,得,设切点为则,∴切线方程为,∵切线过点,∴−ex0=ex0(e−x0),解得:.∴切线方程为,整理得:.故选C.【变式2-3】已知,过作曲线的切线,切点在第一象限,则切线的斜率为(
)A.B.C.D.【答案】C【详解】解:由,得,设切点坐标为,则切线方程为,把点代入并整理,得,解得或(舍去),故切线斜率为.故选:C.题型三:已知切线条数求参数【例题3-1】已知函数,若过点可以作出三条直线与曲线相切,则的取值范围是(
)A.B.C.D.【答案】D【分析】设切点坐标为,利用导数的几何意义求得切线斜率,由直线过得关于的方程,此方程有3个不等的实根,方程转化为,是三次方程,它有3个解,则其极大值与极小值异号,由此可得的范围.【详解】设切点坐标曲线在处的切线斜率为,又切线过点切线斜率为,,即,∵过点可作曲线的三条切线,方程有3个解.令,则图象与轴有3个交点,的极大值与极小值异号,,令,得或2,或时,,时,,即在及上递增,在上递减,是极大值,是极小值,,即,解得,故选:D.【例题3-2】若过点可作曲线三条切线,则(
)A.B.C.D.【答案】A【分析】设切点为,根据导数的几何意义写出切线的方程,代入点,转化为方程有3个根,构造函数,利用导数可知函数的极值,根据题意列出不等式组求解即可.【详解】设切点为,由,故切线方程为,因为在切线上,所以代入切线方程得,则关于t的方程有三个不同的实数根,令,则或,所以当,时,,为增函数,当时,,为减函数,且时,,时,,所以只需,解得故选:A【提分秘籍】过点可做函数的一条(或两条或三条)切线问题步骤:①设切点,求斜率②求切线③将点代入切线方程中得④则问题转化为关于的方程就有几个解⑤转化为交点问题或极值问题求解.【变式3-1】若过可做的两条切线,则(
)A.B.C.D.【答案】A【详解】设切点为,切线的斜率,则切线方程为:,把点代入可得,化为:,则此方程有大于0的两个实数根.则,即,则,故选:A.【变式3-2】已知函数,过点可作曲线的三条切线,则实数m的取值范围是(
)A.B.C.D.【答案】D【详解】解:设切点为,则,所以切线的斜率为,又因为切线过点,所以,即,令,则,令,得或,当或时,,当时,,所以当时,取得极大值,当时,取得极大小值,因为过点可作曲线的三条切线,所以方程有3个解,则,解得,故选:D题型四:判断切线条数【例题4-1】已知函数,过点作曲线的切线,则可作切线的最多条数是______.【答案】3【详解】∵点不在函数的图象上,∴点不是切点,设切点为(),由,可得,则切线的斜率,∴,解得或或,故切线有3条.故答案为:3.【提分秘籍】过点可做函数的几条切线问题步骤:①设切点,求斜率②求切线③将点代入切线方程中得④解出即可判断切线为几条.【变式4-1】过点作曲线的切线,当时,切线的条数是(
)A.B.C.D.【答案】D【详解】设切点为,,切线斜率,切线方程为:;又切线过,;设,则,当时,;当时,;在,上单调递减,在上单调递增,又,,恒成立,可得图象如下图所示,则当时,与有三个不同的交点,即当时,方程有三个不同的解,切线的条数为条.故选:D.【变式4-2】已知函数,则过点可作曲线的切线的条数为(
)A.0B.1C.2D.3【答案】C【详解】解:因为,所以,设切点为,所以在切点处的切线方程为,又在切线上,所以,即,整理得,解得或,所以过点可作曲线的切线的条数为2.故选:C.题型五:公切线问题【例题5-1】若直线是曲线与的公切线,则(
)A.B.C.D.【答案】B【分析】设直线与的图象相切于点,与的图象相切于点,求出,,由点、点在切线上,得切线方程,进而即得.【详解】设直线与的图象相切于点,与的图象相切于点,又,,所以,,由点在切线上,得切线方程为;由点在切线上,得切线方程为,故,解得,,故.故选:B.【例题5-2】若直线是曲线和的公切线,则实数的值是___________.【答案】【分析】设直线与曲线、分别相切于点、,利用导数求出曲线在点处的切线方程,以及曲线在点处的切线方程,可得出关于、的方程组,解出这两个量的值,即可求得的值.【详解】设直线与曲线、分别相切于点、,对函数求导得,则,曲线在点处的切线方程为,即,对函数求导得,则,曲线在点处的切线方程为,即,所以,,化简可得.故答案为:.【提分秘籍】是和的公切线问题:①设与相切的切点为则,求出切线方程②设与相切的切点为则,求出切线方程③联立两切线求解.【变式5-1】若直线()为曲线与曲线的公切线,则l的纵截距(
)A.0B.1C.eD.【答案】D【详解】设l与的切点为,则由,有.同理,设l与的切点为,由,有.故解得或则或.因,所以l为时不成立.故,故选:D.【变式5-2】若直线l:为曲线与曲线的公切线(其中为自然对数的底数,),则实数b=___________.【答案】或【详解】根据切线方程的求解,联立方程即可解得切点,进而可求.设与的切点为,则由,有.同理,设与的切点为,由,有.故由①式两边同时取对数得:,将③代入②中可得:,进而解得或.则或故或.故答案为:或题型六:距离最小值【例题6-1】若点,分别是函数与图象上的动点(其中是自然对数的底数),则的最小值为(
)A.B.C.D.17【答案】A【详解】设,,,令且当时,,;当时,,设与平行且与相切的直线与切于.则到直线的距离为,即,故选:A.【提分秘籍】本例中设,,设与平行且与相切的直线与切于,由导数的几何意义可求出点的坐标,则的最小值转化为点到直线的距离【变式6-1】直线分别与曲线,直线交于两点,则的最小值为(
)A.B.C.D.【答案】C【详解】由题,设到直线的距离为,直线的倾斜角为,则,又,,故最小即最小,即为当过点处的切线与直线平行时最小,由曲线,得,所以切点为,可求得点到直线的距离最小值为故,故选:C【变式6-2】点A是曲线上任意一点,则点A到直线的最小距离为(
)A.B.C.D.【答案】A【详解】不妨设,定义域为:对求导可得:令解得:(其中舍去)当时,,则此时该点到直线的距离为最小根据点到直线的距离公式可得:解得:故选:A【变式6-3】已知点是函数图象上的点,点是直线上的点,则的最小值为(
)A.B.C.D.【答案】A【详解】当与直线平行的直线与的图象相切时,切点到直线的距离为的最小值.,解得或(舍去),又,所以切点到直线的距离即为的最小值,即.故选:A.题型七:等价转化为距离【例题7-1】已知,则的最小值为(
)A.B.C.D.【答案】B【详解】表示点和之间的距离的平方;点的轨迹为,点的轨迹为,的最小值即为上的点与上的点的距离的平方的最小值;,令,解得:,又,与平行的曲线的切线方程为且切点为,上的点与上的点的最短距离为点到的距离,即最短距离,则,的最小值为.故选:B.【例题7-2】在平面直角坐标系中,已知,,则的最小值为(
)A.9B.C.D.【答案】B【详解】由,则,又,的最小值转化为:上的点与上的点的距离的平方的最小值,由,得:,与平行的直线的斜率为1,∴,解得或(舍,可得切点为,切点到直线之间的距离的平方,即为的最小值,的最小值为:.故选:B.【提分秘籍】在本例中根据几何意义可知表示点和之间的距离的平方,根据点的轨迹方程,可将问题转化为上的点与上的点的距离的平方的最小值的求解;利用导数可求得与平行的曲线的切线及切点,可知所求最小值即为切点到直线距离平方的最小值,利用点到直线距离公式可求得结果.【变式7-1】已知,,的最小值为(
)A.B.2C.D.【答案】B【详解】可以转化为:是函数图象上的点,是函数上的点,.当与直线平行且与的图象相切时,切点到直线的距离为的最小值.令,解得或,(舍去),又,所以切点到直线的距离即为的最小值.所以,所以.故选:B.【变式7-2】若,则的最小值是(
)A.B.C.D.【答案】D【详解】解:由已知可得,,则的最小值即为曲线的点到直线的距离最小值的平方,设,则,令,解得,,曲线与平行的切线相切于,则所求距离的最小值为点到直线的距离的平方,即.故选:D.【变式7-3】已知,,则的最小值为(
)A.B.C.D.【答案】B【详解】设,,点在函数上,点在函数上,表示曲线上点到直线的点距离.由,可得,与直线平行的直线的斜率为,令,得,所以切点的坐标为,切点到直线的距离.的最小值为.故选:B专题02利用导数解决切线(公切线)问题课后巩固练习一、单选题1.曲线在点处的切线方程为(
)A.B.C.D.【答案】A【详解】,所以,又,所以切线方程为,即.故选:A.2.已知函数的图像在处的切线过点,则(
)A.B.2C.3D.4【答案】B【详解】由,,,则函数在处的切线方程为,将代入切线方程可得.故选:B3.已知直线:既是曲线的切线,又是曲线的切线,则(
)A.0B.C.0或D.或【答案】D【详解】,,,设切点分别为,则曲线的切线方程为:,化简得,,曲线的切线方程为:,化简得,,,故,解得e或.当e,切线方程为,故.当,切线方程为,故,则.故的取值为或.故选:D4.若函数在点处的切线方程为,则实数的值为(
)A.B.C.D.【答案】B【详解】解:因为,所以,又,所以,所以切线方程为,即,所以,解得;故选:B5.若函数与的图象存在公共切线,则实数a的最大值为(
)A.B.C.D.【答案】A【详解】由题意得,,.设公切线与的图象切于点,与的图象切于点,∴,∴,∴,∴,∴.设,则,∴在上单调递增,在上单调递减,∴,∴实数a的最大值为,故选:A.6.若曲线和y=x2+mx+1有公切线,则实数m=(
)A.B.C.1D.-1【答案】A【详解】设,则,曲线与切线相切于,则切线方程为:①因为切线与y=x2+mx+1②相切,联立①②:x2+mx+1=,所以,所以,所以,则有,解得,故选:A7.已知直线与曲线,分别交于点,则的最小值为(
)A.B.C.1D.e【答案】B【详解】解:设与直线垂直,且与相切
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