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简答题

已知函数和点P(1,0),过点P作曲线y=f(x)的两条切线PM、PN,切点分别为M、N.

(Ⅰ)设|MN|=g(t),试求函数g(t)的表达式;

(Ⅱ)是否存在t,使得M、N与A(0,1)三点共线.若存在,求出t的值;若不存在,请说明理由.

(Ⅲ)在(Ⅰ)的条件下,若对任意的正整数n,在区间内总存在m+1个实数a1,a2,…,am,a m+1,使得不等式g(a1)+g(a2)+…+g(am)<g(a m+1)成立,求m的最大值.

正确答案

解:(Ⅰ)设M、N两点的横坐标分别为x1、x2

∴切线PM的方程为:

又∵切线PM过点P(1,0),

∴有,即x12+2tx1﹣t=0,(1)

同理,由切线PN也过点P(1,0),得x22+2tx2﹣t=0.(2)

由(1)、(2),可得x1,x2是方程x2+2tx﹣t=0的两根,

(*)

=,把(*)式代入,得

因此,函数g(t)的表达式为

(Ⅱ)当点M、N与A共线时,kMA=kNA

=,即=

化简,得(x2﹣x1)[t(x2+x1)﹣x1x2]=0

∵x1≠x2

∴t(x2+x1)=x2x1.(3)

把(*)式代入(3),解得

∴存在t,使得点M、N与A三点共线,且

(Ⅲ)知g(t)在区间上为增函数,

(i=1,2,...,m+1),则.依题意,不等式对一切的正整数n恒成立,,即对一切的正整数n恒成立.

.由于m为正整数,∴m≤6.

又当m=6时,存在a1=a2═am=2,a m+1=16,对所有的n满足条件.

因此,m的最大值为6.

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简答题

如图,已知点D(0,-2),过点D作抛物线C1:x2=2py (p ∈[1 ,4] )的切线l ,切点A在第二象限。

(1)求切点A的纵坐标;

(2)若离心率为的椭圆恰好经过A点,设切线l交椭圆的另一点为B,若设切线l,直线OA,OB的斜率为k,k1,k2

①试用斜率k表示k1+k2

②当k1+k2取得最大值时求此时椭圆的方程。

正确答案

解:(1 )设切点A

依题意则有解得

即A点的纵坐标为2;

(2)①依题意可设椭圆的方程为

直线AB方程为:

,(*)

由(1)可得A

将A代入(*)可得

故椭圆的方程可简化为

联立直线AB与椭圆的方程:

消去y得:

又∵

∴k∈[-2,-1];

②由可知上为单调递增函数,

故当k=-1时,取到最大值,此时p=4,

故椭圆的方程为

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简答题

如图,分别是椭圆 的左,右焦点,过点轴的垂线交椭圆的上半部分于点,过点作直线的垂线交直线于点

(I)若点的坐标为;求椭圆的方程;

(II)证明:直线与椭圆只有一个交点。

正确答案

解:(I)点代入得:          

①        

②  

③        

由①②③得:

即椭圆的方程为

(II)设;则    

得:      

过点与椭圆相切的直线斜率    

得:直线与椭圆只有一个交点。

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简答题

抛物线y=g(x)经过点O(0,0)、A(m,0)与点P(m+1,m+1),其中m>n>0,b<a,设函数f(x)=(x﹣n)g(x)在x=a和x=b处取到极值.

(1)用m,x表示f(x)=0.

(2)比较a,b,m,n的大小(要求按从小到大排列).

(3)若,且过原点存在两条互相垂直的直线与曲线y=(x)均相切,求y=f(x)

正确答案

解:(1)由抛物线经过点O(0,0)A(m,0),

设抛物线方程y=kx(x﹣m),k≠0,

又抛物线过点P(m+1,m+1),

则m+1=k(m+1)(m+1﹣m),得k=1,

所以y=g(x)=x(x﹣m)=x2﹣mx.

(2)f(x)=(x﹣n)g(x)=x(x﹣m)(x﹣n)=x3﹣(m+n)x2+mnx,

f′(x)=3x2﹣2(m+n)x+mn,

函数f(x)在x=a和x=b处取到极值,故f′(a)=0,f′(b)=0,

∵m>n>0,

∴f′(m)=3m2﹣2(m+n)m+mn=m2﹣mn=m(m﹣n)>0

f′(n)=3n2﹣2(m+n)+mn=n2﹣mn=n(n﹣m)<0

又b<a,故b<n<a<m.

(3)设切点Q(x0,y0),则切线的斜率k=f′(x0)=3x02﹣2(m+n)x0+mn

又y0=x03﹣(m+n)x02+mnx0

所以切线的方程是 y=x03﹣(m+n)x02﹣mnx0=[3x02﹣2(m+n)x0+mn](x﹣x0

又切线过原点,故﹣x03﹣(m+n)x02﹣mnx0=﹣3x03﹣2(m+n)x02+mnx0

所以2x03﹣(m+n)x02=0,解得x0=0,或x0= .

两条切线的斜率为k1=f′(0)=mn,k2=f′( ),

由m+n≤2 ,得(m+n)2≥8,

∴﹣ (m+n)2≥﹣2,

∴k2=f′( )= ﹣2(m+n)· +mn

=﹣ (m+n)2+mn≥mn﹣2

所以k1k2=(mn)2﹣2mn=(mn﹣1)2﹣1≥﹣1,

又两条切线垂直,故k1k2=﹣1,

所以上式等号成立,有m+n=2 ,且mn=1.

所以f(x)=x3﹣(m+n)x2+mnx=x3﹣2 x2+x.

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简答题

在平面直角坐标系xOy中,F是抛物线C:x2=2py(p>0)的焦点,M是抛物线C上位于第一象限内的任意一点,过M,F,O三点的圆的圆心为Q,点Q到抛物线C的准线的距离为。(Ⅰ)求抛物线C的方程;

(Ⅱ)是否存在点M,使得直线MQ与抛物线C相切于点M?若存在,求出点M的坐标;若不存在,说明理由;

(Ⅲ)若点M的横坐标为,直线l:y=kx+与抛物线C有两个不同的交点A,B,l与圆Q有两个不同的交点D,E,求当≤k≤2时,的最小值。

正确答案

解:(Ⅰ)F抛物线C:x2=2py(p>0)的焦点F

设M,由题意可知

则点Q到抛物线C的准线的距离为,解得

于是抛物线C的方程为

(Ⅱ)假设存在点M,使得直线MQ与抛物线C相切于点M,

可得

,即,解得

点M的坐标为

(Ⅲ)若点M的横坐标为,则点M

可得

于是

时,

即当.

故当时,

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简答题

如图,线段AB过y轴上一点 N(0,m),AB所在直线的斜率为k(k≠0),两端点A,B到y 轴的距离之差为4k。

(1)求以y轴为对称轴,过A,O,B三点的抛物线方程;

(2)过抛物线的焦点F作动弦CD,过C,D两点分别作抛物线的切线,设其交点为M,求点M的轨迹方程,并求的值。

正确答案

解:(1)依题意,设AB所在直线方程为y=kx+m,抛物线方程为x2=2py(p>0),

且A(x1,y1),B(x2,y2),

由题设知x1>0,x2<0,

∴|x1|-|x2|=4k,即x1+x2=4k,

消去y并整理,得x2-2pkx-2pm=0,

∴x1+x2=2pk=4k,

∴p=2

故所求抛物线方程为x2=4y。

(2)由(1)得,求导数得

则过抛物线上C,D两点的切线方程分别为

联立上述两个方程,得

∴两条切线的交点M的坐标为

设CD所在直线方程为y=nx+1,代入x2=4y,得x2-4nx-4 =0

∴x3x4=-4,

∴M的坐标为

故点M的轨迹方程为y=-1

又∵

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简答题

已知f1(x)=x(x≠0),若对任意的n∈N*,fw(1)=1,且fmax(x)=fv(x)+xfne(x).(1)求fn(x)的解析式;

(2)设Fn(x)=,求证:F1(2)+F2(2)+…Fn(2)<1;

(3)若ge(x)=C6020+2C601f1(x)+3C602f2(x)+…+(n+1)Cnxfn(x),是否存在实数x,使得g1(x)+g2(x)+…gn(x)=(n+1)(1+x)a,说明理由.

正确答案

解:(1)∵

∴fn(x)=xfn﹣1(x)+a  

∵任意的n∈N*,fw(1)=1,

∴a=0,

∴fn(x)=xfn﹣1(x)

∵f1(x)=x(x≠0),

(2)证明:Fn(x)==

∴Fn(2)===2(

∴F1(2)+F2(2)+…Fn(2)=2()<1

(3)gn(x)=Cn0+2Cn1f1(x)+3Cn2f2(x)+…+(n+1)Cnxfn(x)

             =Cn0+2xCn1+3x2Cn2+…+(n+1)xnCnx=[x(1+x)n] ’

             =(1+x)n+nx(1+x)n﹣1                 =[(n+1)x+1](1+x)n﹣1

设Sn(x)=g1(x)+g2(x)+…+gn(x)

=(2x+1)+(3x+1)(1+x)+…+[(n+1)x+1](1+x)n﹣1 ,①

∴(1+x)Sn(x)=(2x+1)(1+x)+(3x+1)(1+x)2+…+[(n+1)x+1](1+x)n,②

①﹣②化简可得:﹣xSn(x)=x﹣(n+1)x(1+x)n∴Sn(x)=(n+1)(1+x)n﹣1

∴不存在实数x,使得g1(x)+g2(x)+…gn(x)=(n+1)(1+x)n

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简答题

已知函数f(x)=x2-4,设曲线y=f(x)在点(xn,f(xn))处的切线与x轴的交点为(xn+1,0)(n∈N*),其中x1为正实数。

(1)用xn表示xn+1

(2)若x1=4,记,证明数列{an}成等比数列,并求数列{xn}的通项公式;

(3)若x1=4,bn=xn-2,Tn是数列{bn}的前n项和,证明Tn<3。

正确答案

解:(1)由题可得

所以曲线在点处的切线方程是:

显然

(2)由

同理

从而

所以数列成等比数列

从而

所以

(3)由(2)知

时,显然

时,

综上,

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简答题

在平面直角坐标系xOy上,给定抛物线L:y=x2,实数p,q满足p2-4q≥0,x1,x2是方程x2-px+q=0的两根,记φ(p,q)=max{|x1|,|x2|}.

(1)过点A(p0p0)(p0≠0)作L的切线教y轴于点B。证明:对线段AB上任一点Q(p,q)有φ(p,q)=

(2)设M(a,b)是定点,其中a,b满足a2-4b>0,a≠0。过M(a,b)作L的两条切线l1,l2,切点分别为E(p1p12),E′(p2p22),l1,l2与y轴分别交与F,F'。线段EF上异于两端点的点集记为X。证明:M(a,b)∈X|P1|>|P2|φ(a,b)=

(3)设D={(x,y)|y≤x-1,y≥(x+1)2-},当点(p,q)取遍D时,求φ(p,q)的最小值 (记为φmin)和最大值(记为φmax)。

正确答案

解:(1)

直线AB方程为,即

方程的判别式

两根

(2)由知点在抛物线L的下方

①当时,作图可知,若,则,得

,显然有点

②当时,点在第二象限,作图可知,若,则,且

,显然有点

根据曲线的对称性可知,当时,

综上所述

由(1)知点M在直线EF上,方程的两根

同理点M在直线上,方程的两根

,则不比

又由(1)知

综合(*)式,得证。

(3)联立得交点,可知

过点作抛物线L的切线,设切点为,则

,解得

,即

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简答题

已知数列{an}的首项a1=5,前n项和为Sn,且Sn+1=Sn+n+5(n∈N*),

(Ⅰ)证明数列{an+1}是等比数列;

(Ⅱ)令f(x)=a1x+a2x2+…+anxn,求函数f(x)在点x=1处的导数f′(1)并比较2f′(1)与23n2-13n的大小。

正确答案

解:(Ⅰ)由已知可得

两式相减得,即

从而

当n=1时

所以

所以

从而,故总有

从而,即数列是等比数列;

(Ⅱ)由(Ⅰ)知

因为

所以

从而

由上

=12,①

当n=1时,①式=0,所以

当n=2时,①式=-12<0,所以

时,n-1>0,

所以,即①>0,

从而

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简答题

已知抛物线L的方程为x2=2py(p>0),直线y=x截抛物线L所得弦

(1)求p的值;

(2)抛物线L上是否存在异于点A、B的点C,使得经过A、B、C三点的圆和抛物线L在点C处有相同的切线.若存在,求出点C的坐标;若不存在,请说明理由.

正确答案

解:(1)由 解得A(0,0),B(2p,2p)

 ,

∴p=2

(2)由(1)得x2=4y,A(0,0),B(4,4)

假设抛物线L上存在异于点A、B的点C ,

使得经过A、B、C三点的圆和抛物线L在点C处有相同的切线令圆的圆心为N(a,b),

则由 

 

  

∵抛物线L在点C处的切线斜率 

又该切线与NC垂直,

  ∴ 

∵t≠0,t≠4,

∴t=﹣2 故存在点C且坐标为(﹣2,1).

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简答题

已知四点O(0,0),,M(0,1),N(0,2),点P(x0,y0)在抛物线x2=2y上。

(1)当x0=3时,延长PN交抛物线于另一点Q,求∠POQ的大小;

(2)当点P(x0,y0)(x0≠0)在抛物线x2=2y上运动时,

(i)以MP为直径作圆,求该圆截直线所得的弦长;

(ii)过点P作x轴的垂线交x轴于点A,过点P作该抛物线的切线l交x轴于点B,问:是否总有∠FPB=∠BPA?如果有,请给予证明;如果没有,请举出反例。

正确答案

解:(1)当x0=3时,

直线PN:代入x2=2y,

或3,

所以

所以∠POQ=90°。

(2)(i)以MP为直径的圆的圆心为

 

所以圆的半径

圆心到直线的距离

故截得的弦长

=2

(ii)总有∠FPB=∠BPA

证明:,y'=x,

所以切线l的方程为

令y=0,得

所以点B的坐标为

点B到直线PA的距离为

下面求直线PF的方程

因为

所以直线PF的方程为

整理得

所以点B到直线PF的距离为

所以d1=d2

所以∠FPB=∠BPA。

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简答题

已知动圆过定点F(0,2),且与定直线L:y=-2相切。

(1)求动圆圆心的轨迹C的方程;

(2)若AB是轨迹C的动弦,且AB过F(0,2),分别以A、B为切点作轨迹C的切线,设两切线交点为Q,证明:AQ⊥BQ。

正确答案

(1)解:依题意,圆心的轨迹是以F(0,2)为焦点,L:y=-2为准线的抛物线上,

因为抛物线焦点到准线距离等于4,

所以圆心的轨迹是

(2)证明:∵直线AB与x轴不垂直,设AB:y=kx+2,

,可得

抛物线的方程为,求导得

所以过抛物线上A、B两点的切线斜率分别是

所以,AQ⊥BQ。

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简答题

已知抛物线y=x2-4与直线y=x+2。

(1)求两曲线的交点;

(2)求抛物线在交点处的切线方程。

正确答案

解:(1)由

求得交点A(-2,0),B(3,5)。

(2)因为y′=2x,则y′|x=-2=-4,y′|x=3=6,

所以抛物线在A,B处的切线方程分别为y=-4(x+2)与y-5=6(x-3)

即4x+y+8=0与6x-y-13=0。

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简答题

已知函数y=kx与y=x2+2(x≥0)的图象相交于A(x1,y1),B(x2,y2),l1,l2分别是y=x2+2(x≥0)的图象在A,B两点的切线,M,N分别是l1,l2与x轴的交点。

(1)求k的取值范围;

(2)设t为点M的横坐标,当x1<x2时,写出t以x1为自变量的函数式,并求其定义域和值域;

(3)试比较|OM|与|ON|的大小,并说明理由(O是坐标原点)。

正确答案

解:(1)由方程消y得 ①

依题意,该方程有两个正实根

解得

(2)由,求得切线的方程为

,并令,得

是方程①的两实根,且

是关于k的减函数,所以的取值范围是

t是关于的增函数,定义域为,所以值域为

(3)当时,由(2)可知

类似可得

由①可知

从而

时,有相同的结果

所以

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