用导数求切线方程的四种类型 求曲线的切线方程是导数的重要应用之一, 用导数求切线方程的 关键在于求出切点 P( x0,y0 ) 及斜率, 其求法为: 设 P( x0,y0 ) 是曲线 y f ( x) 上的一点,则以 P 的切点的切线方程为: y y0 f ( x0 )( x x0 ) .若曲线y f ( x) 在点 P( x0,f ( x0 )) 的切线平行于 y 轴(即导数不存在)时,由切线定义知,切线方程为 x x0 . 下面例析四种常见的类型及解法. 类型一:已知切点,求曲线的切线方程 此类题较为简单,只须求出曲线的导数 f ( x) ,并代入点斜式方程 即可. 例1 1) 处的切线方程为( 曲线 y x3 3x2 1 在点 (1,)A. y 3x 4 B. y 3x 2C. y 4 x 3D. y 4 x 5f (1) 3 ,故所求的切 1) 处斜率 k 1 解:由 f ( x) 3x2 6x 则在点 (1,线方程为 y (1) 3( x 1) ,即 y 3x 2 ,因而选B. 练习: 1.设 f′(x0)=0,则曲线 y=f(x)在点(x0,f(x0))处的切线( A.不存在 C.与 x 轴垂直 答案 2. B B.与 x 轴平行或重合 D.与 x 轴斜交 )已知函数 y=f(x)的图像如右图所示, 则 f′(xA)与 f′(xB)的大小关 系是( )A.f′(xA)>f′(xB) B.f′(xA)2.曲线 y=-2x2+1 在点(0,1)处的切线的斜率是( A.-4 C.4 答案 B B.0 D.不存在10. 已知曲线 y=2x3 上一点 A(1,2), 则 A 处的切线斜率等于( A.2 C.6+6· Δx+2· (Δx)2 答案 D )B.4 D.6π 1 4.函数 y=sin2x 的图像在6,4处的切线的斜率是()A. 3 1 C.23 B. 3 3 D. 2答案D分析 将函数 y=sin2x 看作是由函数 y=u2, u=sinx 复合而成的. 解析 ∵y′=2sinxcosx, π π π 3 ∴y′|x=6=2sin6cos6= 2 1 7 2.曲线 y=3x3-2 在点(-1,-3)处切线的倾斜角为( A.30° C.135° 答案 B B.45° D.60° )6.y=x3 的切线倾斜角的范围为________. 答案 解析 π [0,2) k=y′=3x2≥0.2 8.设点 P 是曲线 y=x3- 3x+3上的任意一点,点 P 处切线倾 斜角为 α,则角 α 的取值范围是(2 A.3π,π )π 5 B.2,6π π 5 C.0,2∪6π,π π 2 D.0,2∪3π,π 答案D解析 由 y′=3x2- 3,易知 y′≥- 3,即 tanα≥- 3. π 2 ∴0≤α∴切点 P(1,1). x+Δx3-x3 Δy ∵y′= lim Δx= lim ΔxΔx→0 Δx→03x2Δx+3xΔx2+Δx3 = lim ΔxΔx→0= lim [3x2+3xΔx+(Δx)2]=3x2,Δx→0∴y′|x=1=3. ∴过 P 点的切线方程为 y-1=3(x-1), 即 3x-y-2=0. π 1 14.求曲线 y=sinx 在点 A(6,2)处的切线方程. 解析 ∵y=sinx,∴y′=cosx. π π 3 3 ∴y′|x=6=cos6= 2 ,k= 2 . 1 3 π ∴切线方程为 y-2= 2 (x-6). 化简得 6 3x-12y+6- 3π=0. x 6.曲线 y= 在点(1,-1)处的切线方程为( x-2 A.y=x-2 C.y=2x-3 答案 例3 D 求曲线 y= 1 1 在点(4,2)处的切线方程. x -3x2)B.y=-3x+2 D.y=-2x+11 【思路分析】 将函数变形为 y=(x2-3x)-2,将其看做是由函 1 数 y=u-2、u=x2-3x 复合而成.【解析】 ∵y=1 1 =(x2-3x)-2, x -3x21 3 2 ∴y′=-2(x2-3x)-2· (x -3x)′ 1 3 =-2(x2-3x)-2· (2x-3). ∴曲线 y= 1 1 在点 (4 , 2)处的切线斜率为 x2-3x1 3 5 k=y′|x=4=-2(42-3×4)-2· (2×4-3)=-16.1 ∴曲线在点(4,2)处的切线方程为 1 5 y-2=-16(x-4),即 5x+16y-28=0. 探究 3 本题不要将函数 y= 1 1 看做是由 y = u,u= v,v x2-3x=x2-3x 三个函数复合而成的,这样求导就麻烦了. 思考题 3 (1) 曲 线 y = 3x2+1 在 点 (1,2) 处 的 切 线 方 程 为__________________. 【答案】 3x-2y+1=0 (2)y= 1 的水平切线方程是________. 1-x2【解析】 令 y′=0,得 x=0,∴y=1. 12.求曲线 y=2x-x3 在点(-1,-1)处的切线的方程及此切线 与 x 轴、y 轴所围成的平面图形的面积. 答案 x+y+2=0;2 1 2 x 在点(4,e2)处的切线与坐标轴所围三角形的8.曲线 y=e面积为( 9 A.2e2 C.2e2 答案) B.4e2 D.e2 D1 1 2 x 解析 ∵y′=2· e , 1 ∴切线的斜率 k=y′|x=4=2e2. 1 ∴切线方程为 y-e2=2e2(x-4). ∴横纵截距分别为 2,-e2,∴S=e2,故选 D. 1 11. 已知函数 y=f(x)的图像在点 M(1, f(1))处的切线方程是 y=2x+2, 则 f(1)+f′(1)=________. 答案 3 1 1 5 解析 f′(1)=2,f (1)=2×1+2=2,∴f(1)+f′(1)=3. 5.如图是函数 f(x)及 f(x)在点 P 处切线的图像,则 f(2)+ f′(2)=________.9 答案 8 x y 解析 由题图知,切线方程为4+4.5=1, 2 9 f(2)=4.5· (1-4)=4, 4.5 9 f′(2)=- 4 =-8. 9 9 9 ∴f(2)+f′(2)=4-8=8. 类型二:已知斜率,求曲线的切线方程 此类题可利用斜率求出切点,再用点斜式方程加以解决. 例2 与直线 2 x y 4 0 的平行的抛物线 y x 2 的切线方程是( A. 2 x y 3 0 B D. 2 x y 1 0 2 解:设 P( x0,y0 ) 为切点,则切点的斜率为 y|x x0)0.2x y 30C.2x y 1 2 x0 2 .∴ x0 1 ., .故切线方程为 y 1 2( x 1) ,即 2 x y 1 0 ,故选D. 由此得到切点 (11)评注:此题所给的曲线是抛物线,故也可利用 法加以解决,即设切线方程为 y 2 x b , 代入 y x 2 , 得 x2 2x b 0 , 又因为 0 , 得 b 1 , 故选D. 练习: 3.曲线 y=x3 在点 P 处的切线斜率为 3,则点 P 的坐标为( A.(-2,-8) C.(2,8) 答案 B B.(1,1),(-1,-1) 1 1 D.(-2,-8) )13.若曲线 y=2x3 上某点切线的斜率等于 6,求此点的坐标. 2x0+Δx3-2x30 2 解析 ∵y′|x=x0= lim = 6 x 0, ΔxΔx→0∴6x20=6.∴x0=± 1.故(1,2),(-1,-2)为所求. x2 1 3.已知曲线 y= 4 -3lnx 的一条切线的斜率为2,则切点的横坐 标为( A.3 C.1 答案 解析 A 1 1 1 3 1 y′=2x-3x,由2x-x=2. ) B.2 1 D.2得 x=3 或 x=-2.由于 x>0,所以 x=3. 3.已知曲线 y=f(x)在点 P(x0,f(x0))处的切线方程为 2x+y+1= 0,那么( ) B.f′(x0)A.f′(x0)=0 C.f′(x0)>0 答案 B5.如果曲线 y=f(x)在点(x0,f(x0))处的切线方程为 x+2y-3=0,那 么( ) A.f′(x0)>0 C.f′(x0)=0 答案 B ) B.f′(x0)π 7.在曲线 y=x2 上切线的倾斜角为4的点是( A.(0,0) 1 1 C.(4,16) 答案 D B.(2,4) 1 1 D.(2,4)2.若曲线 y=x4 的一条切线 l 与直线 x+4y-8=0 垂直,则 l 的 方程为( ) B.x+4y-5=0 D.x+4y+3=0A.4x-y-3=0 C.4x-y+3=0 答案 A解析 ∵l 与直线 x+4y-8=0 垂直, ∴l 的斜率为 4.∵y′=4x3, ∴由切线 l 的斜率是 4,得 4x3=4,∴x=1. ∴切点坐标为(1,1). ∴切线方程为 y-1=4(x-1), 即 4x-y-3=0.故选 A. 11.已知 P(-1,1),Q(2,4)是曲线 y=x2 上的两点,则与直线 PQ 平行的曲线 y=x2 的切线方程是________. 答案 4x-4y-1=0 解析 4-1 k= =1,又 y′=2x, 2--11 1 令 2x=1,得 x=2,进而 y=4, 1 1 ∴切线方程为 y-4=1· (x-2), 即 4x-4y-1=0. 13.如果曲线 y=x2+x-3 的某一条切线与直线 y=3x+4 平行, 求切点坐标与切线方程. 答案 切点坐标为(1,-1),切线方程为 3x-y-4=013.曲线 y=x3+3x2+6x-10 的切线中,斜率最小的切线方程为 ______________. 答案 3x-y-11=0 解析 y′=3x2+6x+6=3(x+1)2+3≥3,当且仅当 x=-1 时取等号,当 x=-1,时 y=-14. ∴切线方程为 y+14=3(x+1),即 3x-y-11=0. 1 9.设直线 y=2x+b 是曲线 y=lnx(x>0)的一条切线,则实数 b 的 值为________. 答案 ln2-1 4.设曲线 y=ax2 在点(1,a)处的切线与直线 2x-y-6=0 平行, 则 a 等于( A.1 1 C.-2 答案 A ) 1 B.2 D.-114.设曲线 y=eax 在点(0,1)处的切线与直线 x+2y+1=0 垂直, 则 a=________. 答案 2解析 由题意得 y′=aeax,y′|x=0=aea×0=2,a=2. 10.函数 f(x)=asinax(a∈R)的图像过点 P(2π,0),并且在点 P 处的 切线斜率为 4,则 f(x)的最小正周期为( A.2π π C.2 答案 B B.π π D.4 )解析 f′(x)=a2cosax,∴f′(2π)=a2cos2πa. 又 asin2πa=0,∴2πa=kπ,k∈Z. ∴f′(2π)=a2coskπ=4,∴a=± 2. 2π ∴T= |a| =π. 6.曲线 y=ln(2x-1)上的点到直线 2x-y+3=0 的最短距离是( A. 5 C.3 5 答案 解析 A 2 y′= =2,∴x=1.∴切点坐标为(1,0). 2x-1 B.2 5 D.0 )|2×1-0+3| 由点到直线的距离公式,得 d= = 5. 22+12 19.曲线 y=x(x+1)(2-x)有两条平行于 y=x 的切线,则两切线 之间的距离为________. 16 答案 27 2 解析 y=x(x+1)(2-x)=-x3+x2+2x,y′=-3x2+2x+2,令-3x2+2x+2=1,得 1 x1=1 或 x2=-3.1 14 ∴两个切点分别为(1,2)和(-3,-27). 5 切线方程为 x-y+1=0 和 x-y-27=0. 5 |1+27| 16 2 = 27 . 2∴d=类型三:已知过曲线上一点,求切线方程 过曲线上一点的切线,该点未必是切点,故应先设切点,再求切 点,即用待定切点法. 6.下列说法正确的是( )A.曲线的切线和曲线有交点,这点一定是切点 B.过曲线上一点作曲线的切线,这点一定是切点 C.若 f′(x0)不存在,则曲线 y=f(x)在点(x0,f(x0))处无切线 D.若曲线 y=f(x)在点(x0,f(x0))处有切线,则 f′(x0)不一定存在 答案 D 1) 的切线方程. 例3 求过曲线 y x3 2x 上的点 (1,3 解:设想 P( x0,y0 ) 为切点,则切线的斜率为 y|x x 3x02 2 .0∴切线方程为 y y0 (3x02 2)( x x0 ) . y ( x03 2x0 ) (3x02 2)( x x0 ) .又 知 切 线 过 点(1 , 1), 把 它 代 入 上 述 方 程 , 得1 ( x03 2 x0 ) (3x02 2)(1 x0 ) .解得 x0 1 ,或 x0 1 .21 3 1 故所求切线方程为 y (1 2) (3 2)( x 1) ,或 y 1 2 x , 8 4 2即 x y 2 0 ,或 5x 4 y 1 0 . 1) 为切点,实际上是经 评注:可以发现直线 5x 4 y 1 0 并不以 (1, 1 7 1) 且以 , 为切点的直线.这说明过曲线上一点的切线, 过了点 (1, 2 8该点未必是切点,解决此类问题可用待定切点法. 练习: 类型四:已知过曲线外一点,求切线方程 此类题可先设切点,再求切点,即用待定切点法来求解.1 0) 且与曲线 y 相切的直线方程. 例4 求过点 (2, x4 解:设 P( x0,y0 ) 为切点,则切线的斜率为 y |x x∴切线方程为 y y0 01 x0 2.1 1 1 ( x x0 ) ,即 y 2 ( x x0 ) . x0 2 x0 x0 x0 1 (2 x0 ) . x0 21 0) ,把它代入上述方程,得 又已知切线过点 (2,解得 x0 1,y0 1 1 ,即 x y 2 0 . x00) 实际上是曲线外的一点,但在解答过程中却无需判 评注:点 (2,断它的确切位置,充分反映出待定切点法的高效性例516) 作曲线 y f ( x) 的切线,求此 已知函数 y x3 3x ,过点 A(0,切线方程.16) 不在曲线上. 5 解:曲线方程为 y x3 3x ,点 A(0,设切点为f ( x0 ) 3( x02 1) ,M ( x0,y0 ),则点M的坐标满足y0 x03 3x0.因故切线的方程为 y y0 3( x02 1)( x x0 ) .16) 在切线上,则有 16 ( x03 3x0 ) 3( x02 1)(0 x0 ) . 点 A(0,化简得 x03 8 ,解得 x0 2 . 2) ,切线方程为 9 x y 16 0 . 所以,切点为 M (2,评注:此类题的解题思路是,先判断点 A 是否在曲线上,若点 A 在曲线上,化为类型一或类型三;若点 A 不在曲线上,应先设出切点 并求出切点. 练习: 17.已知曲线方程为 y=x2,求过 A(3,5)点且与曲线相切的直线 方程. 解析 解法一 设过 A(3,5)与曲线 y=x2 相切的直线方程为 y-5=k(x-3),即 y=kx+5-3k. y=kx+5-3k 由 2 y=x ,得 x2-kx+3k-5=0. Δ=k2-4(3k-5)=0, 整理得(k-2)(k-10)=0. ∴k=2 或 k=10. 所求的直线方程为 2x-y-1=0,10x-y-25=0. 解法二 设切点 P 的坐标为(x0,y0), 由 y=x2,得 y′=2x. ∴y′|x=x0=2x0. 由已知 kPA=2x0,即 5-y0 =2x0. 3-x0又 y0=2x0,代入上式整理,得 x0=1 或 x0=5. 18. 已知曲线 S: y=3x-x3 及点 P(2,2), 则过点 P 可向 S 引切线, 其切线条数为( )A.0 C.2 答案 DB.1 D.3解析 显然 P 不在 S 上,设切点为(x0,y0), 由 y′=3-3x2,得 y′|x=x0=3-3x20. 切线方程为 y-(3x0-x30)=(3-3x20)(x-x0). ∵P(2,2)在切线上, ∴2-(3x0-x30)=(3-3x20)(2-x0), 即 x30-3x20+2=0. ∴(x0-1)(x20-2x0-2)=0. 由 x0-1=0,得 x0=1. 由 x20-2x0-2=0,得 x0=1± 3. ∵有三个切点,∴由 P 向 S 作切线可以作 3 条. 综合练习: 10.已知 f(x)=x2+2xf′(1),则 f′(0)等于( A.0 C.-2 答案 B B.-4 D.2 )解析 f′(x)=2x+2f′(1), 令 x=1,得 f′(1)=2+2f′(1),∴f′(1)=-2. ∴f′(0)=2f′(1)=-4.12.设函数 f(x)=g(x)+x2,曲线 y=g(x)在点(1,g(1))处的切线方 程为 y=2x+1,则曲线 y=f(x)在点(1,f(1))处的切线的斜率为( )A.4 C.2 答案 解析 A. A1 B.-4 1 D.-2依题意得 f′(x)=g′(x)+2x,f′(1)=g′(1)+2=4,选15.(1)求过曲线 y=ex 上点 P(1,e)且与曲线在该点处的切线垂 直的直线方程; 1 (2)曲线 y=5x5 上一点 M 处的切线与直线 y=-x+3 垂直,求此 切线方程. 解析 (1)∵y′=ex,∴曲线在点 P(1,e)处的切线斜率是 y′|x=1=e. 1 ∴过点 P 且与切线垂直的直线的斜率为 k=-e. 1 ∴所求直线方程为 y-e=-e (x-1), 即 x+ey-e2-1=0. (2)∵切线与 y=-x+3 垂直,∴切线斜率为 1. 又 y′=x4,令 x4=1,∴x=± 1. ∴切线方程为 5x-5y-4=0 或 5x-5y+4=0. 4.y=ax2+1 的图像与直线 y=x 相切,则 a=( 1 A.8 1 C.2 1 B.4 D.1)答案B2 解析 由已知{y=ax +1, y=x 有唯一解,即 x=ax2+1,ax2-x+1=0 有唯一解, 1 ∴Δ=1-4a=0,∴a=4.15.点 P 在曲线 y=f(x)=x2+1 上,且曲线在点 P 处的切线与曲 线 y=-2x2-1 相切,求点 P 的坐标. 解析 设 P(x0,y0),则 y0=x2 0+1.2 x0+Δx2+1-x0 +1 f′(x0)= lim =2x0. Δx Δx→0所以过点 P 的切线方程为 y-y0=2x0(x-x0),2 即 y=2x0x+1-x0 .而此直线与曲线 y=-2x2-1 相切, 所以切线与曲线 y=-2x2-1 只有一个公共点.2 2 由{y=2x0x+1-x0, y=-2x -1, 得 2 2x2+2x0x+2-x0 =0. 2 即 Δ=4x0 -8(2-x2 0)=0.± 2 3 7 解得 x0= 3 ,y0=3. 2 3 7 2 3 7 所以点 P 的坐标为( 3 ,3)或(- 3 ,3). 17.若直线 y=kx 与曲线 y=x3-3x2+2x 相切,求 k 的值.2 解析 设切点坐标为(x0,y0),y′|x=x0=3x0 -6x0+2=k.y0 若 x0=0,则 k=2.若 x0≠0,由 y0=kx0,得 k=x .0y0 2 ∴3x0 -6x0+2=x ,0即2 x3 0-3x0+2x0 2 3x0-6x0+2= .解之,得 x03 x0=2.3 3 1 ∴k=3×(2)2-6×2+2=-4. 1 综上,k=2 或 k=-4. 16. 已知函数 f(x)=2x3+ax 与 g(x)=bx2+c 的图像都过点 P(2,0), 且在点 P 处有公共切线,求 f(x)、g(x)的表达式. 解析 ∵f(x)=2x3+ax 的图像过点 P(2,0), ∴a=-8.∴f(x)=2x3-8x.∴f′(x)=6x2-8. 对于 g(x)=bx2+c 的图像过点 P(2,0),则 4b+c=0. 又 g′(x)=2bx,∴g′(2)=4b=f′(2)=16. ∴b=4.∴c=-16. ∴g(x)=4x2-16. 综上可知,f(x)=2x3-8x,g(x)=4x2-16. 1.已知直线 l1 为曲线 y=x2+x-2 在点(1,0)处的切线,l2 为该 曲线的另一条切线,且 l1⊥l2. (1)求直线 l1,l2 的方程; (2)求由直线 l1,l2 和 x 轴所围成的三角形的面积. 分析 (1)求曲线在某点处的切线方程的步骤: 先求曲线在这点处的导数,这点对应的导数值即为过此点切线的斜率,再用点斜式写出 1 直线方程;(2)求面积用 S=2a· h 即可完成. 解析 (1)因为 y′=2x+1,则直线 l1 的斜率 k1=2×1+1=3,则直线 l1 的方程为 y=3x-3,设直线 l2 过曲线 y=x2+x-2 上的点 B(x0,y0),因为 l1⊥l2。则 l2 的方程为1 2 20 k f ' x0 2 x0 1 ,所以 x 0 , y 0 3 3 91 22 所以直线 l2 的方程为 y=-3x- 9 . 1 y = 3 x - 3 x = 6 (2)解方程组 得 1 22 5 y =- x - , 3 9 y =- 2. 1 5 所以直线 l1 和 l2 的交点坐标为(6,-2),l1,l2 与 x 轴交点的坐 22 1 25 5 标分别为(1,0),(- 3 ,0).所以所求三角形的面积 S=2× 3 ×|-2| 125 = 12 . 17.求证:双曲线 C1:x2-y2=5 与椭圆 C2:4x2+9y2=72 在第 一象限交点处的切线互相垂直. 证明 联立两曲线的方程, 求得它们在第一象限交点为(3,2).C1 在第一象限的部分对应的函数解析式为 y= x2-5,于是有:2y′=[(x -5)1 2x2-5′ x ]′= = 2 , 2 2 x -5 x -53 ∴k1=y′|x=3=2. C2 在第一象限的部分对应的函数解析式为 y= 4 8-9x2. 8 -9x 2x =- . 4 2 3 18-x2 8-9x∴y′= 22 ∴k2=y′|x=3=-3.∵k1· k2=-1,∴两切线互相垂直. ►重点班· 选做题 18.曲线 y=e2xcos3x 在(0,1)处的切线与 l 的距离为 5,求 l 的方 程. 解析 由题意知 y′=(e2x)′cos3x+e2x(cos3x)′ =2e2xcos3x+3(-sin3x)· e2 x =2e2xcos3x-3e2xsin3x, ∴曲线在(0,1)处的切线的斜率为 k=y′|x=0=2. ∴该切线方程为 y-1=2x⇒y=2x+1. 设 l 的方程为 y=2x+m, 则 d= |m-1| = 5.解得 m=-4 或 m=6. 5当 m=-4 时,l 的方程为 y=2x-4; 当 m=6 时,l 的方程为 y=2x+6. 综上,可知 l 的方程为 y=2x-4 或 y=2x+6. 下面例析四种常见的类型及解法(学生用) . 类型一:已知切点,求曲线的切线方程 此类题较为简单,只须求出曲线的导数 f ( x) ,并代入点斜式方程 即可. 例1 1) 处的切线方程为( 曲线 y x3 3x2 1 在点 (1,)A. y 3x 4 B. y 3x 2C. y 4 x 3D. y 4 x 5类型二:已知斜率,求曲线的切线方程 此类题可利用斜率求出切点,再用点斜式方程加以解决.例 2 ( )与 直 线 2 x y 4 0的 平 行 的 抛 物 线y x2 的 切 线 方 程 是A. 2 x y 3 0 B D. 2 x y 1 0.2x y 30C.2x y 10类型三:已知过曲线上一点,求切线方程 过曲线上一点的切线,该点未必是切点,故应先设切点,再求切 点,即用待定切点法. 1) 的切线方程. 例 3 求过曲线 y x3 2x 上的点 (1,类型四:已知过曲线外一点,求切线方程 此类题可先设切点,再求切点,即用待定切点法来求解. 例4 例51 0) 且与曲线 y 相切的直线方程. 求过点 (2, x16) 作曲线 y f ( x) 的切线,求此 已知函数 y x3 3x ,过点 A(0,切线方程.
用导数求切线方程的四种类型 求曲线的切线方程是导数的重要应用之一, 用导数求切线方程的 关键在于求出切点 P( x0,y0 ) 及斜率, 其求法为: 设 P( x0,y0 ) 是曲线 y f ( x) 上的一点,则以 P 的切点的切线方程为: y y0 f ( x0 )( x x0 ) .若曲线y f ( x) 在点 P( x0,f ( x0 )) 的切线平行于 y 轴(即导数不存在)时,由切线定义知,切线方程为 x x0 . 下面例析四种常见的类型及解法. 类型一:已知切点,求曲线的切线方程 此类题较为简单,只须求出曲线的导数 f ( x) ,并代入点斜式方程 即可. 例1 1) 处的切线方程为( 曲线 y x3 3x2 1 在点 (1,)A. y 3x 4 B. y 3x 2C. y 4 x 3D. y 4 x 5f (1) 3 ,故所求的切 1) 处斜率 k 1 解:由 f ( x) 3x2 6x 则在点 (1,线方程为 y (1) 3( x 1) ,即 y 3x 2 ,因而选B. 练习: 1.设 f′(x0)=0,则曲线 y=f(x)在点(x0,f(x0))处的切线( A.不存在 C.与 x 轴垂直 答案 2. B B.与 x 轴平行或重合 D.与 x 轴斜交 )已知函数 y=f(x)的图像如右图所示, 则 f′(xA)与 f′(xB)的大小关 系是( )A.f′(xA)>f′(xB) B.f′(xA)2.曲线 y=-2x2+1 在点(0,1)处的切线的斜率是( A.-4 C.4 答案 B B.0 D.不存在10. 已知曲线 y=2x3 上一点 A(1,2), 则 A 处的切线斜率等于( A.2 C.6+6· Δx+2· (Δx)2 答案 D )B.4 D.6π 1 4.函数 y=sin2x 的图像在6,4处的切线的斜率是()A. 3 1 C.23 B. 3 3 D. 2答案D分析 将函数 y=sin2x 看作是由函数 y=u2, u=sinx 复合而成的. 解析 ∵y′=2sinxcosx, π π π 3 ∴y′|x=6=2sin6cos6= 2 1 7 2.曲线 y=3x3-2 在点(-1,-3)处切线的倾斜角为( A.30° C.135° 答案 B B.45° D.60° )6.y=x3 的切线倾斜角的范围为________. 答案 解析 π [0,2) k=y′=3x2≥0.2 8.设点 P 是曲线 y=x3- 3x+3上的任意一点,点 P 处切线倾 斜角为 α,则角 α 的取值范围是(2 A.3π,π )π 5 B.2,6π π 5 C.0,2∪6π,π π 2 D.0,2∪3π,π 答案D解析 由 y′=3x2- 3,易知 y′≥- 3,即 tanα≥- 3. π 2 ∴0≤α∴切点 P(1,1). x+Δx3-x3 Δy ∵y′= lim Δx= lim ΔxΔx→0 Δx→03x2Δx+3xΔx2+Δx3 = lim ΔxΔx→0= lim [3x2+3xΔx+(Δx)2]=3x2,Δx→0∴y′|x=1=3. ∴过 P 点的切线方程为 y-1=3(x-1), 即 3x-y-2=0. π 1 14.求曲线 y=sinx 在点 A(6,2)处的切线方程. 解析 ∵y=sinx,∴y′=cosx. π π 3 3 ∴y′|x=6=cos6= 2 ,k= 2 . 1 3 π ∴切线方程为 y-2= 2 (x-6). 化简得 6 3x-12y+6- 3π=0. x 6.曲线 y= 在点(1,-1)处的切线方程为( x-2 A.y=x-2 C.y=2x-3 答案 例3 D 求曲线 y= 1 1 在点(4,2)处的切线方程. x -3x2)B.y=-3x+2 D.y=-2x+11 【思路分析】 将函数变形为 y=(x2-3x)-2,将其看做是由函 1 数 y=u-2、u=x2-3x 复合而成.【解析】 ∵y=1 1 =(x2-3x)-2, x -3x21 3 2 ∴y′=-2(x2-3x)-2· (x -3x)′ 1 3 =-2(x2-3x)-2· (2x-3). ∴曲线 y= 1 1 在点 (4 , 2)处的切线斜率为 x2-3x1 3 5 k=y′|x=4=-2(42-3×4)-2· (2×4-3)=-16.1 ∴曲线在点(4,2)处的切线方程为 1 5 y-2=-16(x-4),即 5x+16y-28=0. 探究 3 本题不要将函数 y= 1 1 看做是由 y = u,u= v,v x2-3x=x2-3x 三个函数复合而成的,这样求导就麻烦了. 思考题 3 (1) 曲 线 y = 3x2+1 在 点 (1,2) 处 的 切 线 方 程 为__________________. 【答案】 3x-2y+1=0 (2)y= 1 的水平切线方程是________. 1-x2【解析】 令 y′=0,得 x=0,∴y=1. 12.求曲线 y=2x-x3 在点(-1,-1)处的切线的方程及此切线 与 x 轴、y 轴所围成的平面图形的面积. 答案 x+y+2=0;2 1 2 x 在点(4,e2)处的切线与坐标轴所围三角形的8.曲线 y=e面积为( 9 A.2e2 C.2e2 答案) B.4e2 D.e2 D1 1 2 x 解析 ∵y′=2· e , 1 ∴切线的斜率 k=y′|x=4=2e2. 1 ∴切线方程为 y-e2=2e2(x-4). ∴横纵截距分别为 2,-e2,∴S=e2,故选 D. 1 11. 已知函数 y=f(x)的图像在点 M(1, f(1))处的切线方程是 y=2x+2, 则 f(1)+f′(1)=________. 答案 3 1 1 5 解析 f′(1)=2,f (1)=2×1+2=2,∴f(1)+f′(1)=3. 5.如图是函数 f(x)及 f(x)在点 P 处切线的图像,则 f(2)+ f′(2)=________.9 答案 8 x y 解析 由题图知,切线方程为4+4.5=1, 2 9 f(2)=4.5· (1-4)=4, 4.5 9 f′(2)=- 4 =-8. 9 9 9 ∴f(2)+f′(2)=4-8=8. 类型二:已知斜率,求曲线的切线方程 此类题可利用斜率求出切点,再用点斜式方程加以解决. 例2 与直线 2 x y 4 0 的平行的抛物线 y x 2 的切线方程是( A. 2 x y 3 0 B D. 2 x y 1 0 2 解:设 P( x0,y0 ) 为切点,则切点的斜率为 y|x x0)0.2x y 30C.2x y 1 2 x0 2 .∴ x0 1 ., .故切线方程为 y 1 2( x 1) ,即 2 x y 1 0 ,故选D. 由此得到切点 (11)评注:此题所给的曲线是抛物线,故也可利用 法加以解决,即设切线方程为 y 2 x b , 代入 y x 2 , 得 x2 2x b 0 , 又因为 0 , 得 b 1 , 故选D. 练习: 3.曲线 y=x3 在点 P 处的切线斜率为 3,则点 P 的坐标为( A.(-2,-8) C.(2,8) 答案 B B.(1,1),(-1,-1) 1 1 D.(-2,-8) )13.若曲线 y=2x3 上某点切线的斜率等于 6,求此点的坐标. 2x0+Δx3-2x30 2 解析 ∵y′|x=x0= lim = 6 x 0, ΔxΔx→0∴6x20=6.∴x0=± 1.故(1,2),(-1,-2)为所求. x2 1 3.已知曲线 y= 4 -3lnx 的一条切线的斜率为2,则切点的横坐 标为( A.3 C.1 答案 解析 A 1 1 1 3 1 y′=2x-3x,由2x-x=2. ) B.2 1 D.2得 x=3 或 x=-2.由于 x>0,所以 x=3. 3.已知曲线 y=f(x)在点 P(x0,f(x0))处的切线方程为 2x+y+1= 0,那么( ) B.f′(x0)A.f′(x0)=0 C.f′(x0)>0 答案 B5.如果曲线 y=f(x)在点(x0,f(x0))处的切线方程为 x+2y-3=0,那 么( ) A.f′(x0)>0 C.f′(x0)=0 答案 B ) B.f′(x0)π 7.在曲线 y=x2 上切线的倾斜角为4的点是( A.(0,0) 1 1 C.(4,16) 答案 D B.(2,4) 1 1 D.(2,4)2.若曲线 y=x4 的一条切线 l 与直线 x+4y-8=0 垂直,则 l 的 方程为( ) B.x+4y-5=0 D.x+4y+3=0A.4x-y-3=0 C.4x-y+3=0 答案 A解析 ∵l 与直线 x+4y-8=0 垂直, ∴l 的斜率为 4.∵y′=4x3, ∴由切线 l 的斜率是 4,得 4x3=4,∴x=1. ∴切点坐标为(1,1). ∴切线方程为 y-1=4(x-1), 即 4x-y-3=0.故选 A. 11.已知 P(-1,1),Q(2,4)是曲线 y=x2 上的两点,则与直线 PQ 平行的曲线 y=x2 的切线方程是________. 答案 4x-4y-1=0 解析 4-1 k= =1,又 y′=2x, 2--11 1 令 2x=1,得 x=2,进而 y=4, 1 1 ∴切线方程为 y-4=1· (x-2), 即 4x-4y-1=0. 13.如果曲线 y=x2+x-3 的某一条切线与直线 y=3x+4 平行, 求切点坐标与切线方程. 答案 切点坐标为(1,-1),切线方程为 3x-y-4=013.曲线 y=x3+3x2+6x-10 的切线中,斜率最小的切线方程为 ______________. 答案 3x-y-11=0 解析 y′=3x2+6x+6=3(x+1)2+3≥3,当且仅当 x=-1 时取等号,当 x=-1,时 y=-14. ∴切线方程为 y+14=3(x+1),即 3x-y-11=0. 1 9.设直线 y=2x+b 是曲线 y=lnx(x>0)的一条切线,则实数 b 的 值为________. 答案 ln2-1 4.设曲线 y=ax2 在点(1,a)处的切线与直线 2x-y-6=0 平行, 则 a 等于( A.1 1 C.-2 答案 A ) 1 B.2 D.-114.设曲线 y=eax 在点(0,1)处的切线与直线 x+2y+1=0 垂直, 则 a=________. 答案 2解析 由题意得 y′=aeax,y′|x=0=aea×0=2,a=2. 10.函数 f(x)=asinax(a∈R)的图像过点 P(2π,0),并且在点 P 处的 切线斜率为 4,则 f(x)的最小正周期为( A.2π π C.2 答案 B B.π π D.4 )解析 f′(x)=a2cosax,∴f′(2π)=a2cos2πa. 又 asin2πa=0,∴2πa=kπ,k∈Z. ∴f′(2π)=a2coskπ=4,∴a=± 2. 2π ∴T= |a| =π. 6.曲线 y=ln(2x-1)上的点到直线 2x-y+3=0 的最短距离是( A. 5 C.3 5 答案 解析 A 2 y′= =2,∴x=1.∴切点坐标为(1,0). 2x-1 B.2 5 D.0 )|2×1-0+3| 由点到直线的距离公式,得 d= = 5. 22+12 19.曲线 y=x(x+1)(2-x)有两条平行于 y=x 的切线,则两切线 之间的距离为________. 16 答案 27 2 解析 y=x(x+1)(2-x)=-x3+x2+2x,y′=-3x2+2x+2,令-3x2+2x+2=1,得 1 x1=1 或 x2=-3.1 14 ∴两个切点分别为(1,2)和(-3,-27). 5 切线方程为 x-y+1=0 和 x-y-27=0. 5 |1+27| 16 2 = 27 . 2∴d=类型三:已知过曲线上一点,求切线方程 过曲线上一点的切线,该点未必是切点,故应先设切点,再求切 点,即用待定切点法. 6.下列说法正确的是( )A.曲线的切线和曲线有交点,这点一定是切点 B.过曲线上一点作曲线的切线,这点一定是切点 C.若 f′(x0)不存在,则曲线 y=f(x)在点(x0,f(x0))处无切线 D.若曲线 y=f(x)在点(x0,f(x0))处有切线,则 f′(x0)不一定存在 答案 D 1) 的切线方程. 例3 求过曲线 y x3 2x 上的点 (1,3 解:设想 P( x0,y0 ) 为切点,则切线的斜率为 y|x x 3x02 2 .0∴切线方程为 y y0 (3x02 2)( x x0 ) . y ( x03 2x0 ) (3x02 2)( x x0 ) .又 知 切 线 过 点(1 , 1), 把 它 代 入 上 述 方 程 , 得1 ( x03 2 x0 ) (3x02 2)(1 x0 ) .解得 x0 1 ,或 x0 1 .21 3 1 故所求切线方程为 y (1 2) (3 2)( x 1) ,或 y 1 2 x , 8 4 2即 x y 2 0 ,或 5x 4 y 1 0 . 1) 为切点,实际上是经 评注:可以发现直线 5x 4 y 1 0 并不以 (1, 1 7 1) 且以 , 为切点的直线.这说明过曲线上一点的切线, 过了点 (1, 2 8该点未必是切点,解决此类问题可用待定切点法. 练习: 类型四:已知过曲线外一点,求切线方程 此类题可先设切点,再求切点,即用待定切点法来求解.1 0) 且与曲线 y 相切的直线方程. 例4 求过点 (2, x4 解:设 P( x0,y0 ) 为切点,则切线的斜率为 y |x x∴切线方程为 y y0 01 x0 2.1 1 1 ( x x0 ) ,即 y 2 ( x x0 ) . x0 2 x0 x0 x0 1 (2 x0 ) . x0 21 0) ,把它代入上述方程,得 又已知切线过点 (2,解得 x0 1,y0 1 1 ,即 x y 2 0 . x00) 实际上是曲线外的一点,但在解答过程中却无需判 评注:点 (2,断它的确切位置,充分反映出待定切点法的高效性例516) 作曲线 y f ( x) 的切线,求此 已知函数 y x3 3x ,过点 A(0,切线方程.16) 不在曲线上. 5 解:曲线方程为 y x3 3x ,点 A(0,设切点为f ( x0 ) 3( x02 1) ,M ( x0,y0 ),则点M的坐标满足y0 x03 3x0.因故切线的方程为 y y0 3( x02 1)( x x0 ) .16) 在切线上,则有 16 ( x03 3x0 ) 3( x02 1)(0 x0 ) . 点 A(0,化简得 x03 8 ,解得 x0 2 . 2) ,切线方程为 9 x y 16 0 . 所以,切点为 M (2,评注:此类题的解题思路是,先判断点 A 是否在曲线上,若点 A 在曲线上,化为类型一或类型三;若点 A 不在曲线上,应先设出切点 并求出切点. 练习: 17.已知曲线方程为 y=x2,求过 A(3,5)点且与曲线相切的直线 方程. 解析 解法一 设过 A(3,5)与曲线 y=x2 相切的直线方程为 y-5=k(x-3),即 y=kx+5-3k. y=kx+5-3k 由 2 y=x ,得 x2-kx+3k-5=0. Δ=k2-4(3k-5)=0, 整理得(k-2)(k-10)=0. ∴k=2 或 k=10. 所求的直线方程为 2x-y-1=0,10x-y-25=0. 解法二 设切点 P 的坐标为(x0,y0), 由 y=x2,得 y′=2x. ∴y′|x=x0=2x0. 由已知 kPA=2x0,即 5-y0 =2x0. 3-x0又 y0=2x0,代入上式整理,得 x0=1 或 x0=5. 18. 已知曲线 S: y=3x-x3 及点 P(2,2), 则过点 P 可向 S 引切线, 其切线条数为( )A.0 C.2 答案 DB.1 D.3解析 显然 P 不在 S 上,设切点为(x0,y0), 由 y′=3-3x2,得 y′|x=x0=3-3x20. 切线方程为 y-(3x0-x30)=(3-3x20)(x-x0). ∵P(2,2)在切线上, ∴2-(3x0-x30)=(3-3x20)(2-x0), 即 x30-3x20+2=0. ∴(x0-1)(x20-2x0-2)=0. 由 x0-1=0,得 x0=1. 由 x20-2x0-2=0,得 x0=1± 3. ∵有三个切点,∴由 P 向 S 作切线可以作 3 条. 综合练习: 10.已知 f(x)=x2+2xf′(1),则 f′(0)等于( A.0 C.-2 答案 B B.-4 D.2 )解析 f′(x)=2x+2f′(1), 令 x=1,得 f′(1)=2+2f′(1),∴f′(1)=-2. ∴f′(0)=2f′(1)=-4.12.设函数 f(x)=g(x)+x2,曲线 y=g(x)在点(1,g(1))处的切线方 程为 y=2x+1,则曲线 y=f(x)在点(1,f(1))处的切线的斜率为( )A.4 C.2 答案 解析 A. A1 B.-4 1 D.-2依题意得 f′(x)=g′(x)+2x,f′(1)=g′(1)+2=4,选15.(1)求过曲线 y=ex 上点 P(1,e)且与曲线在该点处的切线垂 直的直线方程; 1 (2)曲线 y=5x5 上一点 M 处的切线与直线 y=-x+3 垂直,求此 切线方程. 解析 (1)∵y′=ex,∴曲线在点 P(1,e)处的切线斜率是 y′|x=1=e. 1 ∴过点 P 且与切线垂直的直线的斜率为 k=-e. 1 ∴所求直线方程为 y-e=-e (x-1), 即 x+ey-e2-1=0. (2)∵切线与 y=-x+3 垂直,∴切线斜率为 1. 又 y′=x4,令 x4=1,∴x=± 1. ∴切线方程为 5x-5y-4=0 或 5x-5y+4=0. 4.y=ax2+1 的图像与直线 y=x 相切,则 a=( 1 A.8 1 C.2 1 B.4 D.1)答案B2 解析 由已知{y=ax +1, y=x 有唯一解,即 x=ax2+1,ax2-x+1=0 有唯一解, 1 ∴Δ=1-4a=0,∴a=4.15.点 P 在曲线 y=f(x)=x2+1 上,且曲线在点 P 处的切线与曲 线 y=-2x2-1 相切,求点 P 的坐标. 解析 设 P(x0,y0),则 y0=x2 0+1.2 x0+Δx2+1-x0 +1 f′(x0)= lim =2x0. Δx Δx→0所以过点 P 的切线方程为 y-y0=2x0(x-x0),2 即 y=2x0x+1-x0 .而此直线与曲线 y=-2x2-1 相切, 所以切线与曲线 y=-2x2-1 只有一个公共点.2 2 由{y=2x0x+1-x0, y=-2x -1, 得 2 2x2+2x0x+2-x0 =0. 2 即 Δ=4x0 -8(2-x2 0)=0.± 2 3 7 解得 x0= 3 ,y0=3. 2 3 7 2 3 7 所以点 P 的坐标为( 3 ,3)或(- 3 ,3). 17.若直线 y=kx 与曲线 y=x3-3x2+2x 相切,求 k 的值.2 解析 设切点坐标为(x0,y0),y′|x=x0=3x0 -6x0+2=k.y0 若 x0=0,则 k=2.若 x0≠0,由 y0=kx0,得 k=x .0y0 2 ∴3x0 -6x0+2=x ,0即2 x3 0-3x0+2x0 2 3x0-6x0+2= .解之,得 x03 x0=2.3 3 1 ∴k=3×(2)2-6×2+2=-4. 1 综上,k=2 或 k=-4. 16. 已知函数 f(x)=2x3+ax 与 g(x)=bx2+c 的图像都过点 P(2,0), 且在点 P 处有公共切线,求 f(x)、g(x)的表达式. 解析 ∵f(x)=2x3+ax 的图像过点 P(2,0), ∴a=-8.∴f(x)=2x3-8x.∴f′(x)=6x2-8. 对于 g(x)=bx2+c 的图像过点 P(2,0),则 4b+c=0. 又 g′(x)=2bx,∴g′(2)=4b=f′(2)=16. ∴b=4.∴c=-16. ∴g(x)=4x2-16. 综上可知,f(x)=2x3-8x,g(x)=4x2-16. 1.已知直线 l1 为曲线 y=x2+x-2 在点(1,0)处的切线,l2 为该 曲线的另一条切线,且 l1⊥l2. (1)求直线 l1,l2 的方程; (2)求由直线 l1,l2 和 x 轴所围成的三角形的面积. 分析 (1)求曲线在某点处的切线方程的步骤: 先求曲线在这点处的导数,这点对应的导数值即为过此点切线的斜率,再用点斜式写出 1 直线方程;(2)求面积用 S=2a· h 即可完成. 解析 (1)因为 y′=2x+1,则直线 l1 的斜率 k1=2×1+1=3,则直线 l1 的方程为 y=3x-3,设直线 l2 过曲线 y=x2+x-2 上的点 B(x0,y0),因为 l1⊥l2。则 l2 的方程为1 2 20 k f ' x0 2 x0 1 ,所以 x 0 , y 0 3 3 91 22 所以直线 l2 的方程为 y=-3x- 9 . 1 y = 3 x - 3 x = 6 (2)解方程组 得 1 22 5 y =- x - , 3 9 y =- 2. 1 5 所以直线 l1 和 l2 的交点坐标为(6,-2),l1,l2 与 x 轴交点的坐 22 1 25 5 标分别为(1,0),(- 3 ,0).所以所求三角形的面积 S=2× 3 ×|-2| 125 = 12 . 17.求证:双曲线 C1:x2-y2=5 与椭圆 C2:4x2+9y2=72 在第 一象限交点处的切线互相垂直. 证明 联立两曲线的方程, 求得它们在第一象限交点为(3,2).C1 在第一象限的部分对应的函数解析式为 y= x2-5,于是有:2y′=[(x -5)1 2x2-5′ x ]′= = 2 , 2 2 x -5 x -53 ∴k1=y′|x=3=2. C2 在第一象限的部分对应的函数解析式为 y= 4 8-9x2. 8 -9x 2x =- . 4 2 3 18-x2 8-9x∴y′= 22 ∴k2=y′|x=3=-3.∵k1· k2=-1,∴两切线互相垂直. ►重点班· 选做题 18.曲线 y=e2xcos3x 在(0,1)处的切线与 l 的距离为 5,求 l 的方 程. 解析 由题意知 y′=(e2x)′cos3x+e2x(cos3x)′ =2e2xcos3x+3(-sin3x)· e2 x =2e2xcos3x-3e2xsin3x, ∴曲线在(0,1)处的切线的斜率为 k=y′|x=0=2. ∴该切线方程为 y-1=2x⇒y=2x+1. 设 l 的方程为 y=2x+m, 则 d= |m-1| = 5.解得 m=-4 或 m=6. 5当 m=-4 时,l 的方程为 y=2x-4; 当 m=6 时,l 的方程为 y=2x+6. 综上,可知 l 的方程为 y=2x-4 或 y=2x+6. 下面例析四种常见的类型及解法(学生用) . 类型一:已知切点,求曲线的切线方程 此类题较为简单,只须求出曲线的导数 f ( x) ,并代入点斜式方程 即可. 例1 1) 处的切线方程为( 曲线 y x3 3x2 1 在点 (1,)A. y 3x 4 B. y 3x 2C. y 4 x 3D. y 4 x 5类型二:已知斜率,求曲线的切线方程 此类题可利用斜率求出切点,再用点斜式方程加以解决.例 2 ( )与 直 线 2 x y 4 0的 平 行 的 抛 物 线y x2 的 切 线 方 程 是A. 2 x y 3 0 B D. 2 x y 1 0.2x y 30C.2x y 10类型三:已知过曲线上一点,求切线方程 过曲线上一点的切线,该点未必是切点,故应先设切点,再求切 点,即用待定切点法. 1) 的切线方程. 例 3 求过曲线 y x3 2x 上的点 (1,类型四:已知过曲线外一点,求切线方程 此类题可先设切点,再求切点,即用待定切点法来求解. 例4 例51 0) 且与曲线 y 相切的直线方程. 求过点 (2, x16) 作曲线 y f ( x) 的切线,求此 已知函数 y x3 3x ,过点 A(0,切线方程.