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2021年高考数学乙卷-文21

  2022-05-03 08:13:05  

21.(12分)已知函数f(x)=x3x2+ax+1
(1)讨论f(x)的单调性;
(2)求曲线y=f(x)过坐标原点的切线与曲线y=f(x)的公共点的坐标.
分析:(1)对函数f(x)求导,分a13a<13讨论导函数与零的关系,进而得出f(x)的单调性情况;
(2)先设出切点,表示出切线方程,根据切线过原点,可求得切线方程,将切线方程与曲线y=f(x)联立,即可求得公共点坐标.
解:(1)f(x)=3x22x+a,△=412a
①当△0,即a13时,由于f(x)的图象是开口向上的抛物线,故此时f(x)0,则f(x)R上单调递增;
②当△>0,即a<13时,令f(x)=0,解得x1=113a3,x2=1+13a3
f(x)>0,解得x<x1x>x2,令f(x)<0,解得x1<x<x2
(-\infty ,x_{1})(x_{2}+\infty )单调递增,在(x_{1}x_{2})单调递减;
综上,当a\geqslant \dfrac{1}{3}时,f(x)R上单调递增;当a<\dfrac{1}{3}时,f(x)(-\infty ,\dfrac{1-\sqrt{1-3a}}{3}),(\dfrac{1+\sqrt{1-3a}}{3},+\infty )单调递增,在(\dfrac{1-\sqrt{1-3a}}{3},\dfrac{1+\sqrt{1-3a}}{3})单调递减.
(2)设曲线y=f(x)过坐标原点的切线为l,切点为({x}_{0},{{x}_{0}}^{3}-{{x}_{0}}^{2}+a{x}_{0}+1),{f}'({x}_{0})=3{{x}_{0}}^{2}-2{x}_{0}+a
则切线方程为y-({{x}_{0}}^{3}-{{x}_{0}}^{2}+a{x}_{0}+1)=(3{{x}_{0}}^{2}-2{x}_{0}+a)(x-{x}_{0})
将原点代入切线方程有,2{{x}_{0}}^{3}-{{x}_{0}}^{2}-1=0,解得x_{0}=1
\therefore切线方程为y=(a+1)x
x^{3}-x^{2}+ax+1=(a+1)x,即x^{3}-x^{2}-x+1=0,解得x=1x=-1
\therefore曲线y=f(x)过坐标原点的切线与曲线y=f(x)的公共点的坐标为(1,a+1)(-1,-a-1)
点评:本题考查导数的几何意义以及利用导数研究函数的单调性,考查分类讨论思想及运算求解能力,属于中档题.

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