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2012年普通高等学校招生全国统一考试(福建卷):理数第20题

(2012福建卷计算题)

(本小题满分14分)

已知函数

(1)若曲线在点处的切线平行(或重合)于轴,求函数的单调区间;

(2)试确定的取值范围,使得曲线上存在唯一的点,曲线在该点处的切线与曲线只有一个公共点

【出处】
2012年普通高等学校招生全国统一考试(福建卷):理数第20题
【答案】

(1)由于,曲线在点处切线斜率,所以,即

此时,由

时,有;当时,有

所以的单调递减区间为,单调递增区间为

说明:原题为平行于轴,并无重合,但求出切线后,发现和轴重合。

(2)设点,曲线在点处的切线方程为

,则“曲线在点处的切线与曲线只有一个公共点”等价于“函数有唯一零点”。

因为,且

(i)若,当时,,则时,

时,,则时,。故只有唯一零点

的任意性,不合题意。

(ii)若,令,则

,得,记,则当时,,从而内单调递减;

时,,从而内单调递增。

①若,由时,

时,

上单调递增。

所以函数上有且只有一个零点

②若,由于内单调递增,且,则当时有

任取

又当时,易知

其中

由于,则必存在,使得

所以,故内存在零点。即上至少有两个零点。

③若,仿②并利用,可证函数上至少有两个零点。

综上所述,当时,曲线上存在唯一点,曲线在该点处的切线与曲线只有一个公共点

解读

曲线的切线不一定只与曲线有一个交点,这是这道题提示我们的,即切线只是局部逼近。根据题意列出切线方程,与函数方程作差,得到一个函数(含参),我们分析它的零点个数即可确定交点个数。设切点为,由于在切点处,我们希望的单调性满足使其只有一个根。,记为,则,这个时候,单调性应该已经了然了(因为它的正负号容易判断)。若,则,即在定义域上单调递增,又由,此时可以判断的单调性;若,则在各个区间上的正负号可以得出,从而判断的单调性,又结合,可知要对区间端点与作分类讨论,得出的单调性。最后结合单调性和各端点的值判断的零点的个数。

【解析】

本题主要考查导数在函数中的应用。

(1)利用在切线斜率为0求出值,从而利用导函数和极值点求出单调区间;

(2)设出切线的方程,并对进行分类讨论,联立方程,讨论方程只有一个解的情况,从而求解出的取值范围。

【考点】
导数的概念及其几何意义导数的运算导数在研究函数中的应用
【标签】
分类讨论思想综合与分析法
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