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数学
题目

若过点P(2a,a2)可作3条直线与曲线f(x)=x3相切,则a的取值范围为( )A. (0,8)B. ((1)/(8),+∞)C. (-∞,0)∪(0,(1)/(8))D. (-∞,0)∪(8,+∞)

若过点P(2a,a2)可作3条直线与曲线f(x)=x3相切,则a的取值范围为( )

A. (0,8)

B. $(\frac{1}{8},+∞)$

C. $(-∞,0)∪(0,\frac{1}{8})$

D. (-∞,0)∪(8,+∞)

题目解答

答案

B. $(\frac{1}{8},+∞)$

解析

考查要点:本题主要考查利用导数求切线方程,以及三次方程根的分布问题。关键在于将几何条件转化为代数方程,分析方程解的个数。

解题思路:

  1. 设定切点:设切点为$(t, t^3)$,利用导数求出切线斜率$3t^2$。
  2. 建立方程:根据点$P(2a, a^2)$在切线上,建立斜率相等的方程,整理得到三次方程$2t^3 - 6at^2 + a^2 = 0$。
  3. 分析根的个数:三次方程有3个不同实根的条件是其导数有两个极值点,且极值点的函数值异号。
  4. 求解参数范围:通过计算极值点处的函数值,建立不等式求解$a$的范围。

破题关键:将几何条件转化为三次方程的根的分布问题,利用导数分析函数极值,确定参数范围。

设定切点与方程

设切点为$Q(t, t^3)$,则切线斜率为$f'(t) = 3t^2$。
直线$PQ$的斜率也可表示为$\frac{t^3 - a^2}{t - 2a}$,因此有:
$3t^2 = \frac{t^3 - a^2}{t - 2a}$
整理得三次方程:
$2t^3 - 6at^2 + a^2 = 0$

分析三次方程根的个数

三次方程有3个不同实根的条件是其导数有两个极值点,且极值点的函数值异号。
计算导数:
$g'(t) = 6t^2 - 12at = 6t(t - 2a)$
解得极值点$t = 0$和$t = 2a$。

计算极值点函数值

  • 当$t = 0$时,$g(0) = a^2$;
  • 当$t = 2a$时,代入原方程得:
    $g(2a) = 2(2a)^3 - 6a(2a)^2 + a^2 = -8a^3 + a^2$

建立不等式

要求$g(0) \cdot g(2a) < 0$,即:
$a^2 \cdot (-8a^3 + a^2) < 0 \implies a^4(1 - 8a) < 0$
由于$a^4 \geq 0$,故$1 - 8a < 0$,解得:
$a > \frac{1}{8}$

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