- 导数的概念及其几何意义
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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.
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:;
由得
,(*)
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:,
则
,
又∵,
∴k∈[-2,-1];
即;
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。
如图,分别是椭圆
的左,右焦点,过点
作
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
又 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。
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.
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,
而,
,
,
,
,
由可得
,
,
则,即
,解得
,
点M的坐标为
(Ⅲ)若点M的横坐标为,则点M
,
。
由可得
,
设,
圆,
,
于是,
令,
设,
,
当时,
,
即当时
.
故当时,
。
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