徐詩佳
引例.(2022年新高考全國1卷第15題)
若曲線y=(x+a)ex有兩條過坐標原點的切線,則a的取值范圍是_________.
解析:∵ y=(x+a)ex,∴ y′=(x+1+a)ex,
點評:本題考查了曲線的切線問題其實質是導數(shù)的幾何意義,其常規(guī)思路為:先設出切點橫坐標x0,利用導數(shù)的幾何意義求得切線方程,根據切線經過原點得到關于x0的方程,根據此方程應有兩個不同的實數(shù)根(此處可作兩條切線等價轉化方程有兩解),求得a的取值范圍.
針對此題我們來進一步探究求曲線y=f(x)的切線方程的類型及方法:
1. 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程.
2. 若函數(shù)的導函數(shù)可求,則求切線方程的核心要素為切點A的橫坐標x0,因為x0可“一點兩代”,代入到原函數(shù),即可得到切點的縱坐標f(x0),代入到導函數(shù)中可得到切線的斜率f′(x0)=k,從而一點一斜率,切線即可求. 所以在解切線問題時一定要盯住切點橫坐標,千方百計地把它求解出來.
3. 求切線的問題主要分為兩大類,一類是切點已知,那么只需將切點橫坐標代入到原函數(shù)與導函數(shù)中求出切點與斜率即可;另一類是切點未知,那么先要設出切點坐標(x0,y0),再考慮利用條件解出核心要素x0,進而轉化成第一類問題.
4. 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?駐=0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.
5. 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.
下面我們通過幾道例題,從命題的多維度,多層次,多方法進行分析與求解.
例1. 函數(shù)f(x)=ex(3x-2)在x=1處的切線方程為_________.
解析:∵ f(1)=e,∴ 切點坐標為(1,e).
f′(x)=3ex+(3x-2)ex=(3x+1)ex .
∴ f′(1)=4e,∴ 切線方程為:y-e=4e(x-1)?圯y=4ex-3e.
點評:切點已知時求切線方程是切線問題中較簡單的一類問題,體會切點分別代入到函數(shù)與導函數(shù)中所起到的作用,體會切點橫坐標在切線問題中的關鍵作用.
例2. 已知函數(shù)f(x)=lnx+2x,則:
(1)在曲線f(x)上是否存在一點,在該點處的切線與直線4x-y-2=0平行?
(2)在曲線f(x)上是否存在一點,在該點處的切線與直線x-y-3=0垂直?
不存在一點,使得該點處的切線與直線x-y-3=0垂直.
點評:(1)求切線的關鍵要素為切點,進而若切點已知便直接使用,切線未知則需先設再求. 兩直線平行,垂直關系與直線的斜率密切相關,進而成為解出切點橫坐標的關鍵條件.
(2)在考慮函數(shù)問題時首先要找到函數(shù)的定義域.在解出自變量的值或范圍時也要驗證其是否在定義域內.
責任編輯 徐國堅