2021年高考数学乙卷-文21 |
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2022-05-03 08:13:05 |
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21.(12分)已知函数f(x)=x3−x2+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a⩾13及a<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)=3x2−2x+a,△=4−12a, ①当△⩽0,即a⩾13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)在R上单调递增; ②当△>0,即a<13时,令f′(x)=0,解得x1=1−√1−3a3,x2=1+√1−3a3, 令f′(x)>0,解得x<x1或x>x2,令f′(x)<0,解得x1<x<x2, ∴在(-\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)在R上单调递增;当a<\dfrac{1}{3}时,f(x)在(-\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, 令x^{3}-x^{2}+ax+1=(a+1)x,即x^{3}-x^{2}-x+1=0,解得x=1或x=-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)和(-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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