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例题精讲 · 第 00004 题 · 两解不是多解·是漏解

「求曲线在点P处的切线」与「求过点P的切线」是两类题,后者常有两解甚至三解。本组三道自编仿真题依次练:设切点法求过曲线外一点的切线(含重根因式分解)、含参函数单调性讨论(参数分类的完整写法)、闭区间上极值与最值的比较表。每题给出完整推导、结果验算、采分点与高频错因。

00004题号全 1000 篇 · 第 第1轮 / 第1册 轮
方向数学·导数与解三角形六向之一
题型自编仿真题逐题精讲 · 采分点拆解

题目性质:自编仿真题——按课程标准与联招常见考点范围编写,非真题原文;解析与采分点为教研整理,非官方评分标准。

例题精讲 · 数学导数(一)

一、先分清两句话

「求曲线 y=f(x) 在点 P 处的切线」:P 已知在曲线上,切点就是 P,斜率 f′(xP),只有一条。
「求曲线 y=f(x) 过点 P 的切线」:P 未必在曲线上,切点未知,必须设切点 (a, f(a)) 再令切线通过 P,解出几个 a 就有几条切线。本组题1 专练后者。

二、题1 过点切线:设切点,解出两个 a

题目 已知 f(x) = x³ − 3x,求过点 P(2, 2) 的切线方程。

审题眼 「过」字。先验证 P 是否在曲线上:f(2) = 8 − 6 = 2,P 恰在曲线上——但即便如此,仍可能有另一条切线从别处切过来经过 P,不能只算 P 这一处。

规范作答

设切点为 (a, a³ − 3a)。f′(x) = 3x² − 3,故切线斜率 k = 3a² − 3,切线方程为

y − (a³ − 3a) = (3a² − 3)(x − a)。

令切线过 P(2, 2),代入得

2 − (a³ − 3a) = (3a² − 3)(2 − a)
→ 2 − a³ + 3a = 6a² − 6 − 3a³ + 3a
→ 2a³ − 6a² + 8 = 0 → a³ − 3a² + 4 = 0。

因式分解:a³ − 3a² + 4 = (a + 1)(a² − 4a + 4) = (a + 1)(a − 2)² = 0,得 a = −1 或 a = 2(二重根)。

① a = 2:切点 (2, 2),k = 3·4 − 3 = 9,切线 y − 2 = 9(x − 2),即 y = 9x − 16;
② a = −1:切点 (−1, −1 + 3) = (−1, 2),k = 3·1 − 3 = 0,切线 y = 2。

答案 y = 9x − 16 与 y = 2,共两条。

验算 y = 9x − 16 过 P:9×2 − 16 = 2 ✓;y = 2 显然过 P,且与曲线在 x = −1 处相切(f(−1)=2,f′(−1)=0,水平切线)✓。另外注意 (a−2)² 是二重根,不产生第三条切线,只说明在 x=2 处切线与曲线的接触性质特殊(此处 f″(2)=12≠0,实际是普通切点,重根来自方程结构)。

采分点 设切点并写出 f′(a)(2分);写出切线方程(1分);代入 P 化为三次方程(2分);因式分解求出全部 a(2分);分别写出两条切线(2分);结论句(1分)。

易错点 ① 直接用 f′(2)=9 只写一条(最高发,漏解);② 把「过」看成「在」;③ 三次方程只试出 a=2 就停,不做因式分解、漏 a=−1;④ 切点坐标算成 (a, 3a²−3)(把导数当函数值)。

三、题2 含参单调性:分类要写全

题目 设 f(x) = ln x − a x(a ∈ R),讨论 f(x) 的单调性。

审题眼 定义域 x > 0 先写;参数 a 的符号决定 f′ 的符号,必须分类。

规范作答

定义域为 (0, +∞)。f′(x) = 1/x − a = (1 − a x)/x。因 x > 0,f′(x) 的符号由分子 1 − a x 决定。

① a ≤ 0:对任意 x > 0,−a x ≥ 0,故 1 − a x ≥ 1 > 0,f′(x) > 0 恒成立,f(x) 在 (0, +∞) 上单调递增。
② a > 0:令 f′(x) = 0 得 x = 1/a。
当 0 < x < 1/a 时,1 − a x > 0,f′(x) > 0,f(x) 递增;
当 x > 1/a 时,1 − a x < 0,f′(x) < 0,f(x) 递减。

综上:a ≤ 0 时在 (0, +∞) 递增;a > 0 时在 (0, 1/a) 递增、(1/a, +∞) 递减,且在 x = 1/a 处取得极大值 f(1/a) = ln(1/a) − 1 = −ln a − 1。

采分点 定义域(1分,漏写直接扣分);求导并通分(1分);指出分母恒正、只看分子(1分);a ≤ 0 一类(2分);a > 0 一类并求临界点 1/a(2分);分区间写单调性(2分);综上结论(1分)。

易错点 ① 漏定义域,把 x < 0 也纳入讨论;② 忘记讨论 a = 0(它属于 a ≤ 0,不能漏);③ 直接写「当 a>0 时 x=1/a」却不说明 1/a > 0 一定在定义域内;④ 把「极大值」写成「最大值」——本函数在 a>0 时确有全局最大值(先增后减且端点趋于 ±∞,可判为最大),但需说明,不能顺手改词。

四、题3 闭区间最值:列表比完再下结论

题目 求 f(x) = x³ − 3x + 1 在 [−2, 2] 上的最大值与最小值。

审题眼 闭区间最值 = 所有极值点 + 两个端点一起比,不能只比极值。

规范作答

f′(x) = 3x² − 3 = 3(x − 1)(x + 1),令 f′(x)=0 得 x = −1、x = 1,均在 [−2, 2] 内。

x−2(端点)−1(极大点)1(极小点)2(端点)
f(x)−8 + 6 + 1 = −1−1 + 3 + 1 = 31 − 3 + 1 = −18 − 6 + 1 = 3

比较得:最大值 3(在 x = −1 与 x = 2 处取得),最小值 −1(在 x = −2 与 x = 1 处取得)。

验算 由 f′ 符号:x<−1 时 f′>0(增),−1<x<1 时 f′<0(减),1<x 时 f′>0(增),故 x=−1 为极大、x=1 为极小,与表中数值一致;端点 f(−2)=−1、f(2)=3 与内部极值恰好相等,属命题人特意设置的「端点不可漏」情形。

采分点 求导(1分);解出全部驻点并判断在区间内(2分);列出端点+驻点的函数值表(3分,表本身即给分);比较得出最大最小(2分);写清取值点(1分)。

易错点 ① 只算 f(−1)、f(1) 就下结论,漏端点(本题两端点恰是答案的一部分,漏了就丢分);② 把极值当最值;③ 不写取值点 x;④ 计算 f(−2) 时把 (−2)³ 算成 +8。

五、本组小结:导数题书写清单

  • □ 见到「过某点的切线」→ 设切点 (a, f(a)),代入该点解 a,解出几个写几条;
  • □ 见到含参函数 → 先写定义域,再按参数使导数变号的临界值分类,a=0 单独归到一类里不能漏;
  • □ 见到闭区间最值 → 列表把驻点 + 两端点全列出来比,最大值最小值各写清取值点;
  • □ 原始公式先行(f′(x)、切线点斜式),再代数;公式本身有分;
  • □ 结果回代验算:切线代回该点、最值用单调性复核,30 秒能挡住多数计算错;
  • □ 结论句写全:「故所求切线有两条……」「综上,a≤0 时……」。

导数题的分差,常在「少设一个未知量、少分一类、少列一个端点」。把这三处写成固定动作,比多做十道难题更有用。

编写说明与学科依据

本文为备考教研体例稿:题目系按课程标准与联招常见考点范围编写的仿真练习题,非真题原文;文中案例为示意内容,非真实记录;文末栏目为学科依据说明,非逐条引文。涉及报考、录取、证件、居留、资助等事项,一律以当年官方文件与学校正式通知为准。

学科依据:

  • 人教版高中数学选择性必修第二册:导数的几何意义、导数与函数的单调性、极值与最值
  • 《普通高等学校联合招收华侨港澳台学生考试大纲(数学科)》:导数及其应用考查范围(仅作命题范围参照,本文题目未与真题逐题比对)
  • 编写说明:题目与解析为按常见考点编写的教研整理,非官方试题与官方评分标准

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联招数学·导数应用(一):切线方程与「过点」陷阱
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