提示:函数f(x)在x=x0处的导数就是切线PT的斜率k,即
2.归纳总结,核心必记 (1)导数的几何意义
函数f(x)在x=x0处的导数就是切线PT的斜率k,即(2)导函数
从求函数f(x)在x=x0处导数的过程可以看到,当x=x0时,f′(x0)是一个确定的数.这样,当x变化时,f′(x)便是x的一个函数,我们称它为f(x)的导函数(简称导数).y=f(x)的导函数有时也记作y′.即f′(x)=y′=
[问题思考]
(1)若函数y=f(x)在点x0处的导数存在,则曲线y=f(x)在点P(x0,f(x0))处的切线方程是什么?
提示:根据直线的点斜式方程,得切线方程为y-f(x0)=f′(x0)(x-x0).
(2)函数y=f(x)的部分图象如图,根据导数的几何意义,你能比较f′(x1)、f′(x2)和f′(x3)的大小吗?
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提示:根据导数的几何意义,因为在A,B处的切线斜率大于零且kA>kB,在C处的切线斜率小于零,所以f′(x1)>f′(x2)>f′(x3).
(3)曲线在某点处的切线是否与曲线只有一个交点?
提示:不一定,切线只是一个局部概念,是该点处的割线的极限位置,在其他地方可能还有一个或多个公共点.
(4)f′(x0)与f′(x)有什么区别?
提示:f′(x0)是一个确定的数,而f′(x)是一个函数.
[课前反思]
(1)导数的几何意义是: ;
(2)导数的概念是: ; (3)如何求函数f(x)在x=x0处的切线方程?
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[思考1] 直线的点斜式方程是什么? 提示:y-y0=k(x-x0).
[思考2] 如何求曲线f(x)在点(x0,f(x0))处的切线方程?
名师指津:根据导数的几何意义,求出函数y=f(x)在点(x0,f(x0))处的导数,即曲线在该点处的切线的斜率,再由直线方程的点斜式求出切线方程.
[思考3] 曲线f(x)在点(x0,f(x0))处的切线与曲线过点(x0,y0)的切线有什么不同? 名师指津:曲线f(x)在点(x0,f(x0))处的切线,点(x0,f(x0))一定是切点,只要求出k=f′(x0),利用点斜式写出切线方程即可;而曲线f(x)过某点(x0,y0)的切线,给出的点(x0,
y0)不一定在曲线上,即使在曲线上也不一定是切点.
讲一讲
1.已知曲线y=x,
(1)求曲线在点P(1,1)处的切线方程; (2)求曲线过点P(3,5)的切线方程. [尝试解答] (1)设切点为(x0,y0),
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∴曲线在点P(1,1)处的切线方程为y-1=2(x-1), 即y=2x-1.
(2)点P(3,5)不在曲线y=x上,设切点为A(x0,y0), 由(1)知,y′|x=x0=2x0, ∴切线方程为y-y0=2x0(x-x0),
由P(3,5)在所求直线上得5-y0=2x0(3-x0),① 再由A(x0,y0)在曲线y=x上得y0=x0,② 联立①,②得x0=1或x0=5.
从而切点为(1,1)时,切线的斜率为k1=2x0=2, 此时切线方程为y-1=2(x-1),即y=2x-1,
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当切点为(5,25)时,切线的斜率为k2=2x0=10, 此时切线方程为y-25=10(x-5), 即y=10x-25.
综上所述,过点P(3,5)且与曲线y=x相切的直线方程为y=2x-1或y=10x-25.
利用导数的几何意义求切线方程的方法
(1)若已知点(x0,y0)在已知曲线上,求在点(x0,y0)处的切线方程,先求出函数y=f(x)在点x0处的导数,然后根据直线的点斜式方程,得切线方程y-y0=f′(x0)(x-x0).
(2)若点(x0,y0)不在曲线上,求过点(x0,y0)的切线方程,首先应设出切点坐标,然后根据导数的几何意义列出等式,求出切点坐标,进而求出切线方程.
练一练
1.已知曲线C:y=x.
(1)求曲线C在x=1处的切线方程; (2)求第(1)问中的切线与曲线C的公共点. Δy(x+Δx)-x解:(1)∵=
ΔxΔx=3x+3Δx·x+(Δx),
又x=1时,y=1,
∴切线方程为y-1=3(x-1), 即3x-y-2=0.
?y=x,?3
(2)由?得x-3x+2=0,
??3x-y-2=0,
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3
3
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即x-x-2x+2=0,(x-1)(x+2)=0. 解得x=1或x=-2,
∴切线与曲线C的公共点为(1,1)和(-2,-8).
[思考] 如何处理切点问题? 名师指津:切点问题的处理方法:
(1)借斜率先求横坐标:由条件得到直线的倾斜角或斜率,由这些信息得知函数在某点的导数,进而求出点的横坐标.
(2)与几何知识相联系:解决这些问题要注意和解析几何的知识联系起来,如直线的倾
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斜角和斜率的关系,两直线平行或垂直与斜率的关系等.
讲一讲
2.若曲线y=x-3x+1在点P处的切线平行于直线y=9x-1,求P点坐标及切线方程.
[尝试解答] 设P点坐标为(x0,y0), Δyf(x0+Δx)-f(x0)= ΔxΔx(x0+Δx)-3(x0+Δx)+1-x0+3x0-122==(Δx)+3x0Δx-3Δx+3x0-6x0.
Δx=3x0-6x0,于是3x0-6x0=9,解得
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x0=3或x0=-1,
因此,点P的坐标为(3,1)或(-1,-3).
又切线斜率为9,所以曲线在点P处的切线方程为y=9(x-3)+1或y=9(x+1)-3,即y=9x-26或y=9x+6.
根据切线斜率求切点坐标的步骤
(1)设切点坐标(x0,y0); (2)求导函数f′(x); (3)求切线的斜率f′(x0);
(4)由斜率间的关系列出关于x0的方程,解方程求x0;
(5)点(x0,y0)在曲线f(x)上,将(x0,y0)代入求y0得切点坐标. 练一练
2.已知曲线y=2x-a在点P处的切线方程为8x-y-15=0,求切点P的坐标及a的值.
解:设切点P(x0,y0),
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=4x,
得k=y′|x=x0=4x0. 根据题意4x0=8,x0=2, 代入8x-y-15=0得y0=1.
故所求切点为P(2,1),a=2x0-y0=7.
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