设函数,曲线在点处的切线方程为. Ⅰ求的解析式; Ⅱ求函数的单调递减区间 Ⅲ证明:曲线上任一点处的切线与直线和直线所围成的三角形面积为定值,并求此定值.
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完整解法
(Ⅰ)
1. 确定切点在切线上的坐标和切线斜率
已知切线方程为 ,将其化为斜截式得 。
由导数的几何意义可知,切线斜率 。
将切点 代入切线方程,得:
。
2. 根据导数和切点函数值建立方程组求出 $a,b$ 并确定解析式
对 求导,得 。
根据导数的几何意义有 。
又因为 ,
联立方程组:
由第二式两边同乘以 得 。
联立解得 。
所以 的解析式为 。
答案
(Ⅱ)
1. 求导并解导函数小于零的不等式确定单调递减区间
由 (Ⅰ) 知 ,其定义域为 。
求导得 。
令 ,即 ,
解得 且 ,
即 且 。
所以函数 的单调递减区间为 和 。
答案
和
(Ⅲ)
1. 设出曲线上任意一点并求出该点处的切线方程
设曲线上任意一点为 (),则 。
由 可知,曲线在点 处的切线斜率为 。
则该切线方程为:
化简整理得:。
2. 求出切线与直线 $x=0$ 和 $y=x$ 的交点坐标
令 代入切线方程得 ,
所以切线与直线 的交点为 。
令 代入切线方程得 ,
解得 ,
所以切线与直线 的交点为 。
直线 与 的交点为原点 。
3. 计算三角形面积并证明其为定值
围成的三角形三个顶点分别为 ,,。
由于顶点 在 轴上,故可取 为底,高 为点 的横坐标的绝对值。
底 ,高 。
所围成的三角形面积为:
。
因为面积 是一个常数,与 无关,
所以曲线 上任一点处的切线与直线 和直线 所围成的三角形面积为定值,此定值为 。
答案
定值为
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