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专题3.1 导数概念及其运算
基础巩固题组
一、填空题
1.设y=x2ex,则y′=________.
【答案】(2x+x2)ex
【解析】y′=2xex+x2ex=(2x+x2)ex.
2.已知函数f(x)的导函数为f′(x),且满足f(x)=2x·f′(1)+ln x,则f′(1)=________.
【答案】-1
【解析】由f(x)=2xf′(1)+ln x,得f′(x)=2f′(1)+,
∴f′(1)=2f′(1)+1,则f′(1)=-1.
3.曲线y=sin x+ex在点(0,1)处的切线方程是________.
【解析】y′=cos x+ex,故切线斜率为k=2,切线方程为y=2x+1,即2x-y+1=0.
【答案】2x-y+1=0
4.(2017·苏州调研)已知曲线y=ln x的切线过原点,则此切线的斜率为________.
【答案】
5.若曲线y=ax2-ln x在点(1,a)处的切线平行于x轴,则a=________.
【答案】
【解析】因为y′=2ax-,所以y′|x=1=2a-1.因为曲线在点(1,a)处的切线平行于x轴,故其斜率为0,故2a-1=0,解得a=.
6.(2017·南师附中月考)如图,y=f(x)是可导函数,直线l:y=kx+2是曲线y=f(x)在x=3处的切线,令g(x)=xf(x),其中g′(x)是g(x)的导函数,则g′(3)=________.
【答案】0
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【解析】由图形可知:f(3)=1,f′(3)=-,∵g′(x)=f(x)+xf′(x),
∴g′(3)=f(3)+3f′(3)=1-1=0.
7.(2017·苏北四市模拟)设曲线y=在点处的切线与直线x-ay+1=0平行,则实数a=________.
【答案】-1
【解析】∵y′=,∴
由条件知=-1,∴a=-1.
8.(2015·全国Ⅱ卷)已知曲线y=x+ln x在点(1,1)处的切线与曲线y=ax2+(a+2)x+1相切,则a=________.
【答案】8
二、解答题
9.已知点M是曲线y=x3-2x2+3x+1上任意一点,曲线在M处的切线为l,求:
(1)斜率最小的切线方程;
(2)切线l的倾斜角α的取值范围.
解 (1)y′=x2-4x+3=(x-2)2-1≥-1,
所以当x=2时,y′=-1,y=,
所以斜率最小的切线过点,斜率k=-1,
所以切线方程为3x+3y-11=0.
(2)由(1)得k≥-1,
所以tan α≥-1,所以α∈∪.
10.已知曲线y=x3+x-2在点P0处的切线l1平行于直线4x-y-1=0,且点P0在第三象限.
(1)求P0的坐标;
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(2)若直线l⊥l1,且l也过切点P0,求直线l的方程.
能力提升题组
11.(2016·山东卷改编)若函数y=f(x)的图象上存在两点,使得函数的图象在这两点处的切线互相垂直,则称y=f(x)具有T性质,下列函数:
①y=sin x;②y=ln x;③y=ex;④y=x3.
其中具有T性质的是________(填序号).
【答案】①
【解析】若y=f(x)的图象上存在两点(x1,f(x1)),(x2,f(x2)),
使得函数图象在这两点处的切线互相垂直,则f′(x1)·f′(x2)=-1.
对于①:y′=cos x,若有cos x1·cos x2=-1,则当x1=2kπ,x2=2kπ+π(k∈Z)时,结论成立;
对于②:y′=,若有·=-1,即x1x2=-1,∵x1>0,x2>0,∴不存在x1,x2,使得x1x2=-1;
对于③:y′=ex,若有ex1·ex2=-1,即ex1+x2=-1.显然不存在这样的x1,x2;
对于④:y′=3x2,若有3x·3x=-1,即9xx=-1,显然不存在这样的x1,x2.
12.(2017·合肥模拟改编)点P是曲线x2-y-ln x=0上的任意一点,则点P到直线y=x-2的最小距离为________.
【答案】
【解析】点P是曲线y=x2-ln x上任意一点,当过点P的切线和直线y=x-2平行时,
点P到直线y=x-2的距离最小,
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直线y=x-2的斜率为1,令y=x2-ln x,
得y′=2x-=1,解得x=1或x=-(舍去),
故曲线y=x2-ln x上和直线y=x-2平行的切线经过的切点坐标为(1,1),
点(1,1)到直线y=x-2的距离等于,
∴点P到直线y=x-2的最小距离为.
13.若函数f(x)=x2-ax+ln x存在垂直于y轴的切线,则实数a的取值范围是________.
【答案】[2,+∞)
14.已知函数f(x)=x-,g(x)=a(2-ln x)(a>0).若曲线y=f(x)与曲线y=g(x)在x=1处的切线斜率相同,求a的值,并判断两条切线是否为同一条直线.
解 根据题意有f′(x)=1+,g′(x)=-.
曲线y=f(x)在x=1处的切线斜率为f′(1)=3,
曲线y=g(x)在x=1处的切线斜率为g′(1)=-a,
所以f′(1)=g′(1),即a=-3.
曲线y=f(x)在x=1处的切线方程为y-f(1)=3(x-1).
所以y+1=3(x-1),即切线方程为3x-y-4=0.
曲线y=g(x)在x=1处的切线方程为y-g(1)=3(x-1),
所以y+6=3(x-1),即切线方程为3x-y-9=0,
所以,两条切线不是同一条直线.
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