题目
8. (5.0分) 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,+∞)
8. (5.0分) 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:本题主要考查导数的几何意义(切线方程)、三次方程根的分布条件,以及利用导数分析函数极值的方法。
解题核心思路:
- 设定切点:假设切点为$(t, t^3)$,利用导数求出切线方程。
- 代入点坐标:将点$P(2a, a^2)$代入切线方程,得到关于$t$的三次方程。
- 分析根的个数:通过分析三次方程的极值点函数值符号,确定方程有三个不同实根的条件,从而求出$a$的取值范围。
破题关键:
- 正确建立三次方程:注意代入点坐标时符号的处理。
- 极值点分析:通过导数找到三次函数的极值点,并判断极值点的函数值符号是否相反,从而确定三次方程有三个实根的条件。
步骤1:设定切点与切线方程
设曲线$f(x)=x^3$上切点为$(t, t^3)$,则切线斜率为$f'(t)=3t^2$。
切线方程为:
$y - t^3 = 3t^2(x - t) \implies y = 3t^2x - 2t^3.$
步骤2:代入点$P(2a, a^2)$
将点$P$代入切线方程,得:
$a^2 = 3t^2 \cdot 2a - 2t^3 \implies 2t^3 - 6a t^2 + a^2 = 0.$
步骤3:分析三次方程根的个数
三次方程$2t^3 - 6a t^2 + a^2 = 0$需有三个不同实根。
求导得:
$g'(t) = 6t^2 - 12a t = 6t(t - 2a),$
临界点为$t=0$和$t=2a$。
步骤4:计算极值点函数值
- 当$t=0$时,$g(0) = a^2$;
- 当$t=2a$时,
$g(2a) = 2(2a)^3 - 6a(2a)^2 + a^2 = -8a^3 + a^2.$
步骤5:判断极值点符号
三次方程有三个实根的条件是极值点函数值异号:
$g(0) \cdot g(2a) < 0 \implies a^2 \cdot (-8a^3 + a^2) < 0.$
化简得:
$a^4(1 - 8a) < 0 \implies 1 - 8a < 0 \implies a > \frac{1}{8}.$