本题导读
本题考查导数的几何意义(切线斜率)、直线垂直的条件(斜率乘积为 -1),以及相关运算的灵活运用。
📌【题干】
Question
(2016年四川卷(理)) 设直线 分别是函数 图象上点 处的切线, 与 垂直相交于点 ,且 分别与 轴相交于点 ,则 的面积的取值范围是 ()
A. (0, 1) B. (0, 2) C. (0, ) D. (1, )
🔍【思路分析】
破题导航
- 求导确定斜率:设 (), ()。对两段函数分别求导,求出切线 的斜率 。
- 利用垂直关系消元:根据 ,建立 与 的关系,从而将问题转化为单变量问题。
- 求出关键点坐标:
- 写出 的点斜式方程。
- 令 分别求出 的纵坐标,计算底边长 。
- 联立直线方程求出交点 的横坐标 ,即为 以 为底时的“高”。
- 构造面积函数并求值域:由 得到关于 的表达式,利用不等式或函数单调性判断范围。
✅【答案】
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A
✍【详细解析】
Abstract
解:
求导与斜率: 当 时,,则 。 当 时,,则 。 因为 ,所以 ,即 。
直线方程与截距: 令 。 。 令 。 故底边 。
求交点 P 的横坐标: 联立 : 消去 得:。
计算面积与范围: 。 因为 ,由均值不等式知 。 所以 。 即 。
故选 A
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
导数工具性:切线斜率即该点导数值,这是解析几何与微积分结合的桥梁。
对称性美感:本题中 的关系简化了计算。
面积处理技巧:在涉及 轴截距的三角形中,以 轴上的线段为底,交点的横坐标绝对值为高是最简便的计算方式。
📖【试题探源与推广】
Tip
- 变式思考:如果函数改为 ,类似的切线垂直问题通常会涉及到 (即 )的对称性。
- 几何背景:函数 的图象关于直线 并不对称,但其切线斜率倒数关系呈现出一种特殊的几何联动。
- 易错警示:注意 这个条件决定了 不能取到 (除非 ,但 处不可导),因此面积范围是开区间 。
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