导数的几何意义是高考数学的必考内容,一道选择题,或者一道填空题,几乎是惯例。大多数时候对导数的几何意义的考查都极其简单直接:求切点,求曲线过某点的切线,求参数等。当然还是需要注意出现稍微复杂一点的情况,有备无患。
下面我们先来看一道稍微复杂一点的考查导数的几何意义的填空题,作为南京高考模拟的填空压轴题。
含正参数a的三次曲线f(x)=x³-3ax上非原点的一点M处的切线,交该曲线于另一点N,
点N处的切线交该曲线于另一点P,
直线MN、MP的斜率之积<-9,
求参数a的取值范围。
1、导数的几何意义与初步目标:求直线MN、MP的斜率,得MN、MP的斜率之积。
①由导数的几何意义,曲线上某点处的切线斜率=该点处的导数值。
于是根据曲线解析式设点M坐标(m,m³-3am),m≠0(非原点),由导数可表示出
直线MN的斜率=3m²-3a。
②再设N点坐标(n,n-3an),则直线MN的斜率等式:
导数斜率3m²-3a=两点斜率[m³-3am-(n³-3an)]/(m-n)=m²+n²+mn-3a,
十字交叉相乘法因式分解解关于n的一元二次方程得n=-2m(注意点N异于点M,即n≠m)。
③设P点坐标(p,p³-3ap),重复操作,直线NP的斜率等式:导数斜率=两点斜率,
不用算,同理可得p=-2n=4m。
于是,由两点斜率,直线MP的斜率=m²+p²+mp-3a=21m²-3a,
④所以,MN、MP的斜率之积=(3m²-3a)(21m²-3a)=9(a²-8m²a+7m⁴)<-9。
2、二次不等式有正实数解的问题
关于m²的二次不等式a²-8m²a+7m⁴<-1有正实数解。
首先,注意关于a的二次式的顶点式a²-8m²a+7m⁴=(a-4m²)²-9m⁴,最小值-9m⁴必须<-1,即m²>1/3,否则不等式根本无法成立,就更别谈有解了。
然后,解关于m²的二次不等式7m⁴-8m²a+a²+1<0,得[4a-√(9a²-7)]/7<m²<[4a+√(9a²-7)]/7,
注意上面已有的前提m²>1/3,所以m²要有正实数解,需要
9a²-7>0,且[4a+√(9a²-7)]/7>1/3,
即a>√7/3,所以a的取值范围为(√7/3,+∞)。
解答完毕。
3、本题小结
本题以含参数的三次曲线的切线、直线斜率相关的不等式的形式,考查导数的几何意义,与含参数的二次不等式有正实数解的问题综合,主要考查了两处(导数、不等式)主要基础知识点的综合运用。
其实题目中已经把需要用到哪部分的知识点彰显得明明白白的了:三次曲线的切线——导数的几何意义,斜率积不等式——不等式,当然最终归结为二次不等式有正实数解的问题。
2019年全国卷一第13题,求曲线在切点处的切线方程,秒送分题。导数的几何意义得斜率→点斜式,完毕。如果还有谁连这样简单直接的送分都不会捡的话,那就实在是太水了,估计连那一篇求导公式都没记住。
2019年江苏卷第11题,求过曲线外一定点的曲线的切线的切点。由导数的几何意义,斜率等式:导数斜率=两点斜率,解方程,完毕。方程是一个简单的超越方程,很容易看出解,或者运用中学解超越方程的常规通法:
2019年全国卷二第20题第⑵问,结合函数的零点,求证过一条曲线上一定点的切线,也是另一条曲线的切线,基础送分题。导数的几何意义得出切线方程,代入函数的零点方程。再求另一条曲线斜率相等的切线(斜率相等求切点,再点斜式)。分别变形整理两个切线方程,得出为同一方程:同一法。
2019年全国卷三第6题,给出曲线上一定点处的切线方程,求曲线方程、切线方程中的参数,秒送分题。导数的几何意义
这几道高考真题,与上面解析的那道填空题比起来,是不是弱爆了呢?
当你再看到类似2019年全国卷一第13题,2019年江苏卷第11题,2019年全国卷二第20题第⑵问,2019年全国卷三第6题,这样的一类题,一眼看穿,你需要刷吗?没有一丁点儿刷的意义了,一眼看穿,瞬间略过,别浪费时间。当然这里只是举这么一个小小的例子,其它太多太多,不胜枚举,再次提醒大家:辅导资料(无论学校的、外面的)一定要根据自己的具体情况,大肆取舍,有些辅导资料真的就只有极少部分的题有“可做性”,别“埋头苦干”浪费时间和精力。
很多学生和家长总是要求“减负”,那么多一眼看穿的题都还要反复地做作业、刷辅导资料,不断地浪费时间,减什么负?越减越负?
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