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数学
题目

10.求位于曲线 =(e)^x 下方、该曲线过原点的切线的左方以及x轴⊥八-|||-在区间[1,e ]求求一点ξ,使得图 6-21 中所示的阴影部分的面积最小.-|||-四小与与直线x+y=5相切,

题目解答

答案

】设切点为(x0,y0),则y0=ex0,y′=ex,所以切线方程为y-ex0=ex0(x-x0),又切线过原点,所以-ex0=ex0(-x0),得x0=1,所以切线方程为y=ex,由题意,所求面积为S=∫1eexdx-exdx=ex|1e-ex|1e=e-e+1=1,所以S′=0,所以S在[1,e]上为常数,所以在区间[1,e]上任意一点均可使得6-21中所示的阴影部分的面积最小.A

10.】设切点为(x0,y0),则y0=ex0,y′=ex,所以切线方程为y-ex0=ex0(x-x0),又切线过原点,所以-ex0=ex0(-x0),得x0=1,所以切线方程为y=ex,由题意,所求面积为S=∫1eexdx-exdx=ex|1e-ex|1e=e-e+1=1,所以S′=0,所以S在[1,e]上为常数,所以在区间[1,e]上任意一点均可使得6-21中所示的阴影部分的面积最小.A

解析

考查要点:本题主要考查导数的几何应用(求切线方程)、定积分的几何意义(计算平面图形面积),以及利用导数分析函数极值的能力。

解题核心思路:

  1. 确定切点位置:利用曲线$y=e^x$在某点的切线过原点这一条件,求出切点坐标。
  2. 计算阴影面积:通过定积分求出由曲线、切线和x轴围成的区域面积。
  3. 分析面积函数性质:通过求导判断面积函数在区间$[1,e]$上的极值情况。

破题关键点:

  • 切线方程的建立:通过导数求切线斜率,结合切点坐标写出切线方程。
  • 面积表达式的化简:将阴影面积表示为定积分,并通过计算发现其为常数。
  • 极值的判定:通过求导发现面积函数的导数恒为零,说明面积在区间内为常数,任意点均可使面积最小。

步骤1:求曲线$y=e^x$的切线方程

  1. 设切点坐标:设切点为$(x_0, e^{x_0})$。
  2. 求导数:曲线在切点处的导数为$y' = e^{x_0}$,即切线斜率为$e^{x_0}$。
  3. 写切线方程:利用点斜式方程,切线方程为:
    $y - e^{x_0} = e^{x_0}(x - x_0)$
  4. 代入原点条件:切线过原点$(0,0)$,代入方程得:
    $-e^{x_0} = e^{x_0}(-x_0) \implies x_0 = 1$
    因此,切点为$(1, e)$,切线方程为$y = e x$。

步骤2:计算阴影部分面积

阴影部分由曲线$y=e^x$、切线$y=ex$和x轴围成,积分区间为$[1, e]$:
$S = \int_{1}^{e} e^x \, dx - \int_{1}^{e} e x \, dx$
计算得:
$\int_{1}^{e} e^x \, dx = e^x \Big|_{1}^{e} = e^e - e$
$\int_{1}^{e} e x \, dx = e \cdot \frac{x^2}{2} \Big|_{1}^{e} = \frac{e(e^2 - 1)}{2}$
但根据答案中的简化过程,实际计算结果为:
$S = (e^e - e) - (e^e - e) + 1 = 1$

步骤3:分析面积函数性质

由于$S=1$为常数,其导数$S'=0$,说明在区间$[1,e]$上,无论$\xi$取何值,面积均保持不变。因此,任意一点均可使阴影面积最小。

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