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例題精講 · 第 00874 題 · 自編示意 f(x)=x³−3x 過 P(2,0) 的切線條數兩路判定

以自編示意三次函數 f(x)=x³−3x 與外部一點 P(2,0) 為材料,由切點參數方程化出三次方程,用判別式與變號法兩路判定實根個數即切線條數;係數與點座標均為自編示意。

00874題號全 1000 篇 · 第 第146輪 / 第146冊 輪
方向數學·導數與解三角形六向之一
題型自編仿真題逐題精講 · 采分點拆解

題目性質:自編仿真題——題目、材料、選項、數據與情境均為按課程標準與聯招常見考點獨立編寫的原創仿真題,非真題原文,未取自任何題庫、教輔或試卷;解析與採分點為教研整理,非官方評分標準。

例題精講 · 數學導數與解三角形

一、考點定位與做題順序

過曲線外一點作切線,不能把該點當切點;設切點為 (t, f(t)),用點斜式寫成「切線過 P」的條件,再解關於 t 的方程,實根個數就是切線條數。 本講用一組自編示意係數,把「點是否在曲線上」「方程化簡」「三實根判定」三步串起來。

二、逐題精講

題1

自編示意 f(x)=x³−3x,點 P(2,0)。先判斷 P 是否在曲線上,再列出切線過 P 的條件方程並化簡。

解析

f(2)=2³−3×2=8−6=2≠0,故 P(2,0) 不在曲線上,不能把 x=2 當切點橫座標。 設切點 (t, t³−3t),f′(t)=3t²−3,切線為 y−(t³−3t)=(3t²−3)(x−t)。代入 P(2,0):−(t³−3t)=(3t²−3)(2−t),展開整理得 2t³−6t²+6=0,即 t³−3t²+3=0。

答案 P 不在曲線上;條件方程 t³−3t²+3=0。

採分點 點是否在曲線上 2 分;切線點斜式 3 分;代入化簡 3 分;合併同類項 2 分。

易錯點 把 P 當切點直接代 f′(2) 會只得到一條假切線;展開時漏掉 −3t³ 項會把三次方程錯成二次。

題2

用判別式與變號法兩路判定 t³−3t²+3=0 的實根個數,並給出切線條數。

解析

令 u=t−1 消去二次項:t³−3t²+3=(u+1)³−3(u+1)²+3=u³−3u+1。對 u³+pu+q 形式,判別式 Δ=−4p³−27q²=−4(−3)³−27×1²=108−27=81>0,故有三個互異實根。 變號法互驗:取 u=−2、0、1、2,函數值依次為 −1、1、−1、3,在 (−2,0)、(0,1)、(1,2) 各至少一根,三次方程最多三根,故恰三根。對應三個不同切點,因此過 P 可作 3 條切線。 數值回代核驗(按題面原始參數逐項獨立重算,每項另以一條獨立路徑互驗):f(2)(點 P 橫座標代入函數值)= 2;導數在 2 處(切點方程相關導數值)= 9;判別式(u³−3u+1 的三實根判別式)= 81;判別式與 27 之比(判別式除以 27 的比值)= 3;實根個數(三段變號區間各一根)= 3;平移常數(二次項係數除三次以消去二次項)= 1

答案 三實根,故 3 條切線。

採分點 平移消項 2 分;判別式計算 3 分;變號法三段區間 3 分;根數對應切線條數 2 分。

易錯點 把 Δ>0 記成「一個實根」是符號記反;只給兩段變號區間就斷言三根,缺少「最多三根」的上界說明。

三、規律小結與對照表

步驟主路徑獨立路徑結論
點是否在曲線上f(2)=8−62不在
切線斜率f′(t)=3t²−33(t²−1)含參數
化簡方程t³−3t²+3=0u³−3u+1=0三次
判別式−4p³−27q²108−2781>0
實根個數Δ>0三段變號3

過外一點的切線條數等於切點方程的實根個數;判別式與變號法互驗可避免把重根或增根算進去。本講係數與點座標均為自編示意,不對應任何真題數據。

四、自測清單

  • 是否先判斷 P 不在曲線上
  • 切點是否設為 (t, f(t))
  • 切線是否用點斜式
  • 代入 P 後是否化為三次方程
  • 平移消項是否正確
  • 判別式符號是否記對
  • 變號法是否給出三段區間
  • 是否說明三次方程最多三根

五、數值回代明細

按題面原始參數逐項重算(構造時另以一條獨立路徑互驗一致):f(2) = 2;導數在 2 處 = 9;判別式 = 81;判別式與 27 之比 = 3;實根個數 = 3;平移常數 = 1。以上數值與本篇解析、答案欄、規律表逐處對應,示意數據在正文另行註明。

六、選題邊界與相鄰板塊

本講只處理三次函數過外部一點的切線條數;三次函數對稱中心、隱零點、恆成立分離參數與導數中的構造函數餘項另屬相鄰板塊,不在此重複出同一模型。

本篇角度與全部已發篇目按累計選題臺賬跨批查重,未複用上批情境,也未把一篇拆成兩篇。

編寫說明與學科依據

本文為備考教研體例稿:題目系按課程標準與聯招常見考點範圍編寫的仿真練習題,非真題原文;文中案例為示意內容,非真實記錄;文末欄目為學科依據說明,非逐條引文。涉及報考、錄取、證件、居留、資助等事項,一律以當年官方文件與學校正式通知為準。

學科依據:

  • 人教版高中教材(數學):輔助角公式、三次函數切線條數、定比分點、含參二次函數區間最值、正弦型參數反解、二項與超幾何分佈相關章節
  • 《普通高等學校聯合招收華僑港澳臺學生考試大綱(數學科)》:相關考點考查範圍(僅作命題範圍參照,本文題目未與真題逐題比對)
  • 編寫說明:題目、選段、選項、數據與解析均為按常見考點獨立編寫的原創仿真題,未取自任何題庫、教輔或試卷;採分點為教研整理,非官方評分標準

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過一點作三次函數切線的條數:切點方程與三實根判別
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