2019-2020年高考數(shù)學問題2.7形形色色的切線問題提分練習.doc

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2019-2020年高考數(shù)學問題2.7形形色色的切線問題提分練習 一、考情分析 用導數(shù)研究曲線的切線問題是導數(shù)的重要應用之一,也是高考考查的熱點,考查的形式不一,可以是客觀題也可以是解答題,內容涉及到曲線切線的傾斜角與斜率,曲線切線方程的確定,兩曲線的公切線問題及滿足條件的切線條數(shù)問題.. 二、經(jīng)驗分享 (1) 函數(shù)y＝f(x)在點x0處的導數(shù)的幾何意義,就是曲線y＝f(x)在點P(x0,f(x0))處的切線的斜率k,即k＝f′(x0)． (2)已知切點A(x0,f(x0))求斜率k,即求該點處的導數(shù)值：k＝f′(x0)． (2)已知斜率k,求切點A(x1,f(x1)),即解方程f′(x1)＝k. (3)若求過點P(x0,y0)的切線方程,可設切點為(x1,y1),由求解即可． (4)函數(shù)圖象在每一點處的切線斜率的變化情況反映函數(shù)圖象在相應點處的變化情況,由切線的傾斜程度可以判斷出函數(shù)圖象升降的快慢． (5)求切線方程的方法：一點一方向可確定一條直線,在求切線時可考慮先求出切線的斜率（切點導數(shù)）與切點,在利用點斜式寫出直線方.. (6)在處理切線問題時要注意審清所給已知點是否為切點.“在某點處的切線”意味著該點即為切點,而“過某點的切線”則意味著該點有可能是切點,有可能不是切點.如果該點恰好在曲線上那就需要進行分類討論了. (7)在解析幾何中也學習了求切線的方法,即先設出切線方程,再與二次方程聯(lián)立利用求出參數(shù)值進而解出切線方程.解析幾何中的曲線與函數(shù)同在坐標系下,所以兩個方法可以互通.若某函數(shù)的圖像為圓錐曲線,二次曲線的一部分,則在求切線時可用解析的方法求解,例如：（圖像為圓的一部分）在處的切線方程,則可考慮利用圓的切線的求法進行解決.若圓錐曲線可用函數(shù)解析式表示,像焦點在軸的拋物線,可看作關于的函數(shù),則在求切線時可利用導數(shù)進行快速求解（此方法也為解析幾何中處理焦點在軸的拋物線切線問題的重要方法） 三、知識拓展 1.求曲線切線時,要分清在點P處的切線與過P點的切線的區(qū)別,前者只有一條,而后者包括了前者． 2.曲線的切線與曲線的交點個數(shù)不一定只有一個,這和研究直線與二次曲線相切時有差別． 3.當曲線y＝f(x)在點(x0,f(x0))處的切線垂直于x軸時,函數(shù)在該點處的導數(shù)不存在,切線方程是x＝x0； 四、題型分析 (一) 曲線切線的傾斜角與斜率 【例1】．已知函數(shù)f(x)＝x3－2x2＋3x(x∈R)的圖象為曲線C. (1)求過曲線C上任意一點切線斜率的取值范圍； (2)若在曲線C上存在兩條相互垂直的切線,求其中一條切線與曲線C的切點的橫坐標的取值范圍． 【分析】(1)求出f′(x)的范圍就是切線斜率的范圍；(2)由－1≤k＜0或k≥1,得－1≤x2－4x＋3<0或x2－4x＋3≥1,解不等式求范圍 【點評】求切線的傾斜角與斜率是導數(shù)幾何意義應用的較簡單問題,一般是先求導,把導函數(shù)看作切線斜率. 【小試牛刀】【xx屆福建省福州高三上學期期中】已知函數(shù),其中是實數(shù).設, 為該函數(shù)圖象上的兩點,且. （1）若函數(shù)的圖象在點處的切線互相垂直,且,求的最小值； （2）若函數(shù)的圖象在點處的切線重合,求的取值范圍. 【答案】（1）；（2） 【解析】 (1)由導數(shù)的幾何意義可知,點處的切線斜率為,點處的切線斜率為,故當處的切線與處的切線垂直時, ,當時,有,所以, ,所以,所以,當且僅當,即, 時,等號成立,所以的最小值為. （2）當或時, ,所以,當時,函數(shù)圖象在點處的切線方程為,即,當時,函數(shù)圖象在點處的切線方程為,即,兩處切線重合的充要條件是,由及,得, ,記,則,所以在單調遞減, , 趨近于時, 趨近于,所以,所以的取值范圍是. (二) 求曲線的切線方程 【例2】已知函數(shù)f(x)＝x3－4x2＋5x－4. (1)求曲線f(x)在點(2,f(2))處的切線方程； (2)求經(jīng)過點A(2,－2)的曲線f(x)的切線方程． 【分析】(1)切點已知時求切線方程,求出,用點斜式寫出方程；(2) 題目并沒有說明是否為切點,所以要分是否為切點進行分類討論.當是切點時,易于求出切線方程,當不是切點時,切點未知,從而先設再求,設切點,切線斜率為,三個未知量需用三個條件求解：① ,②,③ 【點評】注意在點A處的切線與過點A的切線的區(qū)別,前者A是切點,切線只有1條,或者A可能是切點,也可能不是,所求切線可能多于1條. 【小試牛刀】【xx屆遼寧省丹東市五校協(xié)作體高三上學期聯(lián)考】已知函數(shù)． （Ⅰ）若在處取極值,求在點處的切線方程； （Ⅱ）當時,若有唯一的零點,求證： 【答案】（Ⅰ）；（Ⅱ）見解析. （Ⅱ）由（Ⅰ）知 , 令,則 由,可得 在上單調遞減,在上單調遞增. 又,故當時, ； 又,故在上有唯一零點,設為, 從而可知在上單調遞減,在上單調遞增, 因為有唯一零點, 故且 (三)兩曲線的公切線 【例3】若存在過點(1,0)的直線與曲線和都相切,則等于(　　) A.或 B. 或 C. 或 D. 或 【分析】本題兩條曲線上的切點均不知道,且曲線含有參數(shù),所以考慮先從常系數(shù)的曲線入手求出切線方程,再考慮在利用切線與曲線求出的值. 【答案】A 【點評】（1）涉及到多個函數(shù)公切線的問題時,這條切線是鏈接多個函數(shù)的橋梁.所以可以考慮先從常系數(shù)的函數(shù)入手,將切線求出來,再考慮切線與其他函數(shù)的關系 （2）在利用切線與求的過程中,由于曲線為拋物線,所以并沒有利用導數(shù)的手段處理,而是使用解析幾何的方法,切線即聯(lián)立方程后的來求解,減少了運算量.通過例7,例8可以體會到導數(shù)與解析幾何之間的聯(lián)系：一方面,求有關導數(shù)的問題時可以用到解析的思想,而有些在解析中涉及到切線問題時,若曲線可寫成函數(shù)的形式,那么也可以用導數(shù)來進行處理,（尤其是拋物線） 【小試牛刀】【xx屆四川成都市高三期中】已知曲線在點處的切線與曲線也相切,則的值是__________. 【答案】 【解析】依題意得： , =, ,點處的切線的方程為： ,即,設切線與曲線的切點為 則,解得： ,∴,故答案為：4 (四) 曲線條數(shù)的確定 【例4】已知函數(shù),若過點存在3條直線與曲線相切,求的取值范圍 【分析】由于并不知道3條切線中是否存在以為切點的切線,所以考慮先設切點,切線斜率為,則滿足 ,所以切線方程為,即 ,代入化簡可得：,所以若存在3條切線,則等價于方程有三個解,即與有三個不同交點,數(shù)形結合即可解決 【解析】設切點坐標,切線斜率為,則有： 切線方程為： 因為切線過,所以將代入直線方程可得： 所以問題等價于方程,令 即直線與有三個不同交點 令解得 所以在單調遞減,在單調遞增 所以若有三個交點,則 所以當時,過點存在3條直線與曲線相切. 【點評】曲線切線條數(shù)的確定通常轉化為切點個數(shù)的確定,設出切點,由已知條件整理出關于t的方程,可把問題轉化為關于t的方程的實根個數(shù)問題. 【小試牛刀】【xx屆安徽省亳州高三下學期教學質量檢測】過點與曲線相切的直線有且只有兩條,則實數(shù)的取值范圍是（ ） A. B. C. D. 【答案】B 五、遷移運用 1．【xx屆湖北省荊州中學高三第二次月考】已知函數(shù)是偶函數(shù),當時, ,則曲線在點處切線的斜率為（ ） A. -2 B. -1 C. 1 D. 2 【答案】B 【解析】試題分析：由于函數(shù)是偶函數(shù),當時, ,進而可得當時,從而曲線在點處切線的斜率為,故選B. 2．【xx屆河南省天一大聯(lián)考】已知是定義在上的單調函數(shù),滿足,則在處的切線方程為（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】由題意可得為一固定的數(shù),設,則有.由可得,當時,有,解得.∴,∴.∴,又.∴曲線在處的切線方程為,即.選A. 3．【xx屆河南省南陽高中三年級期中】已知為曲線（且）上的兩點,分別過作曲線的切線交軸于兩點,若,則（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】設切點作標為,若,則,不合題意,若,不合題意,只有,因為,所以此時, 方程: ,令, , , 方程,令, , ,故選B. 4．【xx屆廣東省陽春高三上學期第三次月考】設點為函數(shù)與圖象的公共點,以為切點可作直線與兩曲線都相切,則實數(shù)的最大值為（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】設與在公共點處的切線相同,,由題意,即,由得或（舍去）,即有 ,令,則,于是當,即時, ；當,即時, ,故在為增函數(shù),在為減函數(shù),于是在的最大值為,故的最大值為,故選D. 5．【xx屆湖北省宜昌高三月考】過點A(2,1)作曲線的切線最多有(　　) A. 3條 B. 2條 C. 1條 D. 0條 【來源】數(shù)學（理）試題 【答案】A 6．【xx屆四川宜賓市高三（上）測試】設函數(shù)與有公共點,且在公共點處的切線方程相同,則實數(shù)的最大值為 A. B. C. D. 【答案】A 【解析】由題意,可得,由(1)得,解得或 (舍去),代入(2)得, ,構造,則在上單調遞減,在上單調遞增,即的最小值為,所以的最大值為,故選A. 7．【xx屆內蒙古巴彥淖爾市高三月考】已知函數(shù)的圖像為曲線,若曲線存在與直線 垂直的切線,則實數(shù)的取值范圍是 （ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 ∵曲線 存在與直線 垂直的切線, 成立, 故選A 8．【xx屆齊魯名校教科研協(xié)作體山東、湖北部分重點中學高三第一次調研】已知曲線恰好存在兩條公切線,則實數(shù)的取值范圍是 A. B. C. D. 【答案】D 【解析】設直線為它們的公切線,聯(lián)立可得①,求導可得,令可得,所以切點坐標為,代入可得②.聯(lián)立①②可得,化簡得.令,, 在內單調遞增,在內單調遞減, . 有兩條公切線, 方程有兩解, ,所以答案為D 9.【xx屆廣西南寧市高三上學期期末考試】已知, 是函數(shù)圖像上的兩個不同點.且在兩點處的切線互相平行,則的取值范圍是（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】由題意, ,當時, ,當時, ,因為在兩點處的切線互相平行,且,所以 (否則根據(jù)導數(shù)相等得出兩點重合),所以在點 處切線的斜率為 ,在點處切線的斜率為,所以,即表示的曲線為雙曲線在第四象限的部分,如圖： 表示這個曲線上的點與原點連線的斜率,由圖可知取值范圍是,故選D. 10.【xx屆遼寧省沈陽市高三第九次模擬考試】已知函數(shù) ,且的圖象在處的切線與曲相切,符合情況的切線 A. 有條 B. 有條 C. 有條 D. 有條 【答案】A 11.【xx屆安徽省蚌埠市3月教學質量檢查】已知函數(shù),曲線上存在兩個不同點,使得曲線在這兩點處的切線都與軸垂直,則實數(shù)的取值范圍是（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】曲線上存在不同的兩點,使得曲線在這兩點處的切線都與軸垂直, 有兩個不同的解,即得有兩個不同的解,設,則, 在上遞減,在上遞增時,函數(shù)取得極小值又因為當時總有,所以可得數(shù)的取值范圍是,故選D. 12.【xx屆寧夏銀川高三第五次月考】已知為正實數(shù),直線與曲線相切,則的取值范圍是___ 【答案】 【解析】設直線與曲線相切于點,因為,所以,即,則 ,又因為為正實數(shù),所以,且在內為減函數(shù),所以,即的取值范圍為；故填. 13.【xx屆河南省高三12月聯(lián)考】已知過點與曲線（）相切的直線有且僅有兩條,則實數(shù)的取值范圍是__________. 【答案】 【解析】∵,∴.設切點為,則有,所以過點P的切線方程為, 又點在切線上,所以,整理得, 由題意得方程有兩個不等的正實數(shù)根.設,則,要使的圖象與t軸的正半軸有兩個不同的交點,則需.所以函數(shù)在上單調遞減,在上單調遞增,所以,解得.即實數(shù)的取值范圍是. 答案： 14.已知函數(shù),若曲線在點,（ ,其中互不相等）處的切線互相平行,則的取值范圍是__________. 【答案】 【解析】 函數(shù), 曲線在點,其中互不相等）處的切線互相平行,即在點處的值相等,畫出導函數(shù)的圖象,如圖, 當時, , 當時, 必須滿足, ,故答案為. 15.【xx屆江蘇省常州市第一學期月考】設點為函數(shù)與圖象的公共點,以為切點可作直線與兩曲線都相切,則實數(shù)的最大值為___________． 【答案】 【解析】設點坐標為,則有,因為以為切點可作直線與兩曲線都相切,所以,即 或由,故,此時；所以點坐標為,代入整理得： , ,令,即,得,可判斷 在 上遞增,在 上遞減,所以當時有極大值也是最大值, ,故答案為. 16.已知函數(shù)（）,. （1）若,曲線在點處的切線與軸垂直,求的值； （2）若,試探究函數(shù)與的圖象在其公共點處是否存在公切線.若存在,研究值的個數(shù)；,若不存在,請說明理由. 【解析】（1）當時, ,∴ , 依題意得,∴ . （2）假設函數(shù)與的圖象在其公共點處存在公切線, ∵,∴ ,∴ , , 由得,即, ∴,故. ∵函數(shù)的定義域為, 下面研究滿足此等式的的值的個數(shù)： 設,則,且,方程化為, 分別畫出和的圖象, 當時, , , 由函數(shù)圖象的性質可得和的圖象有且只有兩個公共點（且均符合）, ∴方程有且只有兩個根. 綜上,當時,函數(shù)與的圖象在其公共點處不存在公切線；當時,函數(shù)與的圖象在其公共點處存在公切線,且符合題意的的值有且僅有兩個.