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關(guān)于導(dǎo)數(shù)的幾何意義的幾類考題
導(dǎo)數(shù)的幾何意義是考查導(dǎo)數(shù)知識(shí)的主要內(nèi)容之一,是深刻理解導(dǎo)數(shù)概念的重要形式。本文從求切線方程問題入手,介紹與此相關(guān)的幾類題型,供參考。
一、求切線的方程
例1已知曲線y=x3上一點(diǎn)P(1, ),求過點(diǎn)P的切線的方程。
分析: 點(diǎn)P雖然在曲線上,根據(jù)題意知,并不能保證點(diǎn)P為切點(diǎn),只有求曲線y=f(x)在點(diǎn)M(x,y)處的切線時(shí),M才是切點(diǎn)。
解: 設(shè)切點(diǎn)為N(x,y),則切線斜率k=f’(x)=x,切線方程為y-=x(x-1),由點(diǎn)N既在切線上又在已知曲線上,得y-=x(x-1),y=x,解得x=1或x=-,回代得:切線方程為3x-3y-2=0或3
2、x-12y+1=0。
評(píng)析:已知曲線y=f(x)和點(diǎn)M(x,y),求過點(diǎn)M和曲線y=f(x)相切的切線方程時(shí),要先判斷點(diǎn)M是否為切點(diǎn),若不知切點(diǎn),則需先設(shè)切點(diǎn),再利用切點(diǎn)既在已經(jīng)曲線上,又在切線上,列方程組求出切點(diǎn);若知是切點(diǎn),則只需求出切點(diǎn)處的斜率即可。
二、求兩切線的夾角
例2.求雙曲線y=與拋物線y=交點(diǎn)處兩切線的夾角
解析:聯(lián)立兩曲線方程y=與y=,解得兩曲線的交點(diǎn)為(1,1),由曲線y=,得y’=-,∴k1=y|=-1,即雙曲線y=在交點(diǎn)(1,1)處的切線的斜率為k1=-1,由拋物線y=得y’=x,∴k2=y|=,即拋物線y=在交點(diǎn)(1,1)處切線的斜率為k2=,設(shè)兩線交點(diǎn)處
3、切線的夾角為α,兩直線夾角公式得tanα=||=3,所以兩切線的夾角為arctan3.
點(diǎn)評(píng):求兩切線的夾角,關(guān)鍵是確定在兩曲線交點(diǎn)處的切線的斜率,根據(jù)導(dǎo)數(shù)的幾何意義,只需先求出兩曲線在交點(diǎn)的導(dǎo)數(shù),再應(yīng)用兩直線的夾角公式求出夾角即可。
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三、求參數(shù)
例3 已知直線x―y―1=0與拋物線y=ax2相切,求參數(shù)a的值。
解析:由于已知直線是拋物線的切線,故而拋物線的切線斜率是已知的,又由導(dǎo)數(shù)的幾何意義知,拋物線在切點(diǎn)處的導(dǎo)數(shù)就是切線的斜率,故而可解題。事實(shí)上,可設(shè)切點(diǎn)為(x0,y0),則k=f’(x0)=2ax0,又k=1,則有2ax0=1,即x0=,又切點(diǎn)在切線
4、上、拋物線上,故而y0=ax,y0=x0-1,即ax=x0-1,將x0=代入,可解得a=。
點(diǎn)評(píng):本題也可以利用直線與拋物線的位置關(guān)系聯(lián)立方程,利用根的判別式求解。
四、求相關(guān)三角形的面積
例4 求曲線y=和y=x2在它們交點(diǎn)處的兩條切線與x軸所圍成的三角形面積
解析:聯(lián)立兩曲線方程y=及y=x2,解得x=1,y=1,即二曲線交點(diǎn)為(1,1),由于y=的導(dǎo)數(shù)y’=-,∴y=-1,所以在交點(diǎn)(1,1)處的一條切線方程y-1=-1(x-1),即y=-x+2,同理可得y=x2在(1,1)處的切線方程為y=2x-1.二曲線與x軸的交點(diǎn)分別為(2,0),(,0),故所圍成的三角形面積為S=1(2-)=。
點(diǎn)評(píng):求與切線相關(guān)的幾何問題,首先要解決切線問題,即先求出切線的方程,然后再由其他條件來配合解題。
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