第三章 导数及其应用
第1讲 导数的概念及运算
基础巩固题组
(建议用时:40分钟)
一、选择题
1.设y=x2ex,则y′=
( )
A.x2ex+2x B.2xex
C.(2x+x2)ex D.(x+x2)ex
解析 y′=2xex+x2ex=(2x+x2)ex.
答案 C
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)等于
( )
A.-e B.-1
C.1 D.e
解析 由f(x)=2xf′(1)+ln x,得f′(x)=2f′(1)+
1
x
,
∴f′(1)=2f′(1)+1,则f′(1)=-1.
答案 B
3.曲线y=sin x+ex在点(0,1)处的切线方程是
( )
A.x-3y+3=0 B.x-2y+2=0
C.2x-y+1=0 D.3x-y+1=0
解析 y′=cos x+e
x
,故切线斜率为k=2,切线方程为y=2x+1,即2x-y
+1=0.
答案 C
4.(2017·成都诊断)已知曲线y=ln x的切线过原点,则此切线的斜率为
( )
A.e B.-e C.1e D.-1e
解析 y=ln x的定义域为(0,+∞),且y′=1x,设切点为(x0,ln x0),则y′|x
=x0=1x0,切线方程为y-ln x0=1x0(x-x0),因为切线过点(0,0),所以-ln x
0
=-1,解得x
0
=e,故此切线的斜率为1e.
答案 C
5.(2017·昆明诊断)设曲线y=1+cos xsin x在点π2,1处的切线与直线x-ay+1=0
平行,则实数a等于
( )
A.-1 B.12
C.-2 D.2
解析 ∵y′=
-1-cos x
sin2 x
,∴=-1.
由条件知1a=-1,∴a=-1.
答案 A
二、填空题
6.若曲线y=ax2-ln x在点(1,a)处的切线平行于x轴,则a=________.
解析 因为y′=2ax-1x,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=
1
2
.
答案 12
7.(2017·长沙一中月考)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)=
________.
解析 由图形可知:f(3)=1,f′(3)=-
1
3
,∵g′(x)=f(x)+xf′(x),
∴g′(3)=f(3)+3f′(3)=1-1=0.
答案 0
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=________.
解析 由y=x+ln x,得y′=1+
1
x
,得曲线在点(1,1)处的切线的斜率为k=
y′|x=1=2,所以切线方程为y-1=2(x-1),即y=2x-1.
又该切线与y=ax2+(a+2)x+1相切,
消去y,得ax2+ax+2=0,
∴a≠0且Δ=a2-8a=0,解得a=8.
答案 8
三、解答题
9.已知点M是曲线y=13x3-2x2+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=53,
所以斜率最小的切线过点2,53,
斜率k=-1,所以切线方程为x+y-113=0.
(2)由(1)得k≥-1,
所以tan α≥-1,所以α∈0,π2∪3π4,π.
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P
0
在第三象限.
(1)求P0的坐标;
(2)若直线l⊥l1,且l也过切点P0,求直线l的方程.
解 (1)由y=x3+x-2,得y′=3x2+1,
由已知令3x2+1=4,解之得x=±1.
当x=1时,y=0;当x=-1时,y=-4.
又∵点P0在第三象限,∴切点P0的坐标为(-1,-4).
(2)∵直线l⊥l1,l1的斜率为4,∴直线l的斜率为-14.∵l过切点P0,点P
0
的坐标为(-1,-4),∴直线l的方程为y+4=-14(x+1),即x+4y+17=0.
能力提升题组
(建议用时:20分钟)
11.(2016·山东卷)若函数y=f(x)的图像上存在两点,使得函数的图像在这两点处
的切线互相垂直,则称y=f(x)具有T性质,下列函数中具有T性质的是
( )
A.y=sin x B.y=ln x
C.y=ex D.y=x3
解析 若y=f(x)的图像上存在两点(x1,f(x1)),(x2,f(x2)),
使得函数图像在这两点处的切线互相垂直,则f′(x
1)·f′(x2
)=-1.
对于A:y′=cos x,若有cos x
1·cos x2=-1,则当x1=2kπ,x2
=2kπ+π(k∈
Z)时,结论成立;
对于B:y′=1x,若有1x1·1x2=-1,即x
1x2=-1,∵x1>0,x2>0,∴不存在x1
,
x2,使得x1x2=-1;
对于C:y′=ex,若有ex1·ex2=-1,即ex1+x2=-1.显然不存在这样的x
1
,
x2;
对于D:y′=3x2,若有3x
21·3x22=-1,即9x21x2
2=-1,显然不存在这样的x1
,
x2.
答案 A
12.(2017·合肥模拟)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
( )
A.1 B.32 C.52 D.2
解析 点P是曲线y=x
2
-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,
直线y=x-2的斜率为1,令y=x2-ln x,
得y′=2x-1x=1,解得x=1或x=-
1
2
(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2,
∴点P到直线y=x-2的最小距离为2.
答案 D
13.若函数f(x)=12x2-ax+ln x存在垂直于y轴的切线,则实数a的取值范围是
________.
解析 ∵f(x)=12x
2
-ax+ln x,
∴f′(x)=x-a+
1
x
(x>0).
∵f(x)存在垂直于y轴的切线,∴f′(x)存在零点,
即x+1x-a=0有解,∴a=x+
1
x
≥2(当且仅当x=1时取等号).
答案 [2,+∞)
14.已知函数f(x)=x-2x,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+2x2,g′(x)=-ax.
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.