что такое абсцисса точки касания

Уравнение касательной к графику функции (ЕГЭ 2022)

Чтобы разобраться с этой темой, нужно знать что такое производная.

Сейчас проверим, знаешь ли ты ее… 🙂

Найди приращение функции \( y=<^<2>>+2x+3\) при приращении аргумента, равном \( \Delta x\).

Должно получиться \( \Delta y=\Delta x\left( \Delta x+2x+2 \right)\).

А теперь найди производную функции \( y\left( x \right)=3<<\sin >^<2>>\sqrt\) в точке \( <_<0>>=\frac<<\pi >^<2>><16>\).

Если в каком-нибудь из этих примеров возникли сложности, настоятельно рекомендую вернуться к теме «Производная» и проштудировать ее еще раз.

Знаю, тема очень большая, но иначе нет смысла идти дальше…

А если ты справился, то в путь!

Уравнение касательной к графику функции — коротко о главном

Геометрический смысл производной

Производная функции в конкретной точке равна тангенсу угла наклона касательной к графику функции в этой точке, или угловому коэффициенту этой касательной:

Уравнение касательной

Уравнение касательной к графику функции \( f\left( x \right)\) в точке \( <_<0>>\):

Алгоритм действий для нахождения уравнения касательной

АлгоритмПример: \( f\left( x \right)=<^<2>>-2x+3\), \( <_<0>>=3\)
1. Вычислим \( f\left( <_<0>> \right)\)\( f\left( <_<0>> \right)=f\left( 3 \right)=<<3>^<2>>-2\cdot 3+3=6\)
2. Найдем формулу производной функции \( ’\left( x \right)\)\( ’\left( x \right)=<<\left( <^<2>>-2x+3 \right)>^<\prime >>=2 -2\)
3. Вычислим \( ’\left( <_<0>> \right)\)\( ’\left( <_<0>> \right)=’\left( 3 \right)=2\cdot 3-2=4\)
4. Подставим \( <_<0>>,\text< >f\left( <_<0>> \right)\) и \( ’\left( <_<0>> \right)\) в формулу уравнения касательной \( y=’\left( <_<0>> \right)\cdot \left( x-<_<0>> \right)+f\left( <_<0>> \right)\)\( \beginy=’\left( <_<0>> \right)\cdot \left( x-<_<0>> \right)+f\left( <_<0>> \right)=\\\text< >=4\left( x-3 \right)+6=4 -12+6=\\\text< >=4 -6\end\)

Геометрический смысл производной

Если плохо разбираешься в производной, то вот тебе полноценный гид по ней, с текстом, примерами и вебинарами: «Производная функции – геометрический смысл и правила дифференцирования»!

Рассмотрим график какой-то функции \( y=f\left( x \right)\):

что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

Выберем на линии графика некую точку \( A\). Пусть ее абсцисса \( <_<0>>\), тогда ордината равна \( f\left( <_<0>> \right)\).

Затем выберем близкую к точке \( A\) точку \( B\) с абсциссой \( <_<0>>+\Delta x\); ее ордината – это \( f\left( <_<0>>+\Delta x \right)\):

что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

Проведем прямую через эти точки. Она называется секущей (прямо как в геометрии).

Обозначим угол наклона прямой к оси \( Ox\) как \( \alpha \).

Как и в тригонометрии, этот угол отсчитывается от положительного направления оси абсцисс против часовой стрелки.

Какие значения может принимать угол \( \alpha \)?

Как ни наклоняй эту прямую, все равно одна половина будет торчать вверх. Поэтому максимально возможный угол – \( 180<>^\circ \), а минимально возможный – \( 0<>^\circ \).

Значит, \( \alpha \in \left[ 0<>^\circ ;180<>^\circ \right)\). Угол \( 180<>^\circ \) не включается, поскольку положение прямой в этом случае в точности совпадает с \( 0<>^\circ \), а логичнее выбирать меньший угол.

Возьмем на рисунке такую точку \( C\), чтобы прямая \( AC\) была параллельна оси абсцисс, а \( BC\) – ординат:

что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

По рисунку видно, что \( AC=\Delta x\), а \( BC=\Delta f\).

Тогда отношение приращений:

(так как \( \angle C=90<>^\circ \), то \( \triangle ABC\) – прямоугольный).

Давай теперь уменьшать \( \Delta x\).

Тогда точка \( B\) будет приближаться к точке \( A\). Когда \( \Delta x\) станет бесконечно малым \( \left( \Delta x\to 0 \right)\), отношение \( \frac<\Delta f><\Delta x>\) станет равно производной функции в точке \( <_<0>>\).

Что же при этом станет с секущей?

Точка \( B\) будет бесконечно близка к точке \( A\), так что их можно будет считать одной и той же точкой.

Но прямая, имеющая с кривой только одну общую точку – это ни что иное, как касательная (в данном случае это условие выполняется только на небольшом участке – вблизи точки \( A\), но этого достаточно).

Говорят, что при этом секущая занимает предельное положение.

Угол наклона секущей к оси \( \displaystyle Ox\) назовем \( \varphi \). Тогда получится, что производная

Производная равна тангенсу угла наклона касательной к графику функции в данной точке

Поскольку касательная – это прямая, давай теперь вспомним уравнение прямой:

За что отвечает коэффициент \( \displaystyle k\)? За наклон прямой. Он так и называется: угловой коэффициент.

Что это значит? А то, что равен он тангенсу угла между прямой и осью \( \displaystyle Ox\)!

То есть вот что получается:

что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

Но мы получили это правило, рассматривая возрастающую функцию. А что изменится, если функция будет убывающей?

Посмотрим: Теперь углы \( \alpha \) и \( \displaystyle \varphi \) тупые. А приращение функции \( \Delta f\) – отрицательное.

Получаем: \( \frac<-\Delta f><\Delta x>=-\ \alpha \text< >\Rightarrow \text< >\frac<\Delta f><\Delta x>=\ \alpha \), то есть все, как и в прошлый раз.

Снова устремим точку \( \displaystyle B\) к точке \( \displaystyle A\), и секущая \( \displaystyle AB\) примет предельное положение, то есть превратится в касательную к графику функции в точке \( \displaystyle A\).

Итак, сформулируем окончательно полученное правило:

Производная функции в данной точке равна тангенсу угла наклона касательной к графику функции в этой точке, или (что то же самое) угловому коэффициенту этой касательной:

что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

Это и есть геометрический смысл производной.

Окей, все это интересно, но зачем оно нам? Вот пример:

На рисунке изображен график функции \( \displaystyle y=\mathsf\left( x \right)\) и касательная к нему в точке с абсциссой \( <_<0>>\).

Найдите значение производной функции \( \displaystyle \mathsf\left( x \right)\) в точке \( <_<0>>\).

что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

Решение.

Как мы недавно выяснили, значение производной в точке касания равно угловому коэффициенту касательной, который в свою очередь равен тангенсу угла наклона данной касательной к оси абсцисс:

\( \displaystyle f’\left( x \right)=k=\ \varphi\).

Значит, для нахождения значения производной нам нужно найти тангенс угла наклона касательной.

На рисунке у нас отмечено две точки, лежащие на касательной, координаты которых нам известны. Так давай достроим прямоугольный треугольник, проходящий через эти точки, и найдем тангенс угла наклона касательной!

Угол наклона касательной к оси \( \displaystyle Ox\) – это \( \displaystyle \angle BAC\). Найдем тангенс этого угла:

Таким образом, производная функции \( \displaystyle \mathsf\left( x \right)\) в точке \( <_<0>>\) равна \( \displaystyle 1,2\).

Ответ: \( \displaystyle 1,2\).

Теперь попробуй сам.

Еще статью на геометрический смысл производной ты найдешь здесь: «Геометрический смысл производной«.

Решим два примера

Пример 1. На рисунке изображен график функции \( \displaystyle y=\mathsf\left( x \right)\) и касательная к нему в точке с абсциссой \( <_<0>>\). Найдите значение производной функции \( \displaystyle \mathsf\left( x \right)\) в точке \( <_<0>>\);

что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

Пример 2. На рисунке изображен график функции \( \displaystyle y=\mathsf\left( x \right)\) и касательная к нему в точке с абсциссой \( <_<0>>\). Найдите значение производной функции \( \displaystyle \mathsf\left( x \right)\) в точке \( <_<0>>\).

что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

Решение примера №1

Значение производной в точке касания равно угловому коэффициенту касательной, который в свою очередь равен тангенсу угла наклона данной касательной к оси абсцисс:

\( \displaystyle k=f’\left( x \right)=\ \beta\).

Достроим треугольник со стороной \( \displaystyle AC\), лежащей на касательной.

что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

Угол наклона касательной – это угол, отмеченный зеленым на графике.

Он тупой \( \left( >90<>^\circ \right)\), поэтому его тангенс не получится вычислить так же, как в предыдущем примере (ведь в прямоугольном треугольнике не может быть тупого угла).

Применим знания из тригонометрии:

Источник

Касательная к графику функции в точке. Уравнение касательной. Геометрический смысл производной

Статья дает подробное разъяснение определений, геометрического смысла производной с графическими обозначениями. Будет рассмотрено уравнение касательной прямой с приведением примеров, найдено уравнения касательной к кривым 2 порядка.

Определения и понятия

что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

На рисунке направление о х обозначается при помощи зеленой стрелки и в виде зеленой дуги, а угол наклона при помощи красной дуги. Синяя линия относится к прямой.

что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

Когда угловой коэффициент прямой равняется тангенсу угла наклона, то видно, что тангенс из прямоугольного треугольника А В С можно найти по отношению противолежащего катета к прилежащему.

Получаем формулу для нахождения секущей вида:

что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

По определению видно, что прямая и ее секущая в данном случае совпадают.

Секущая может множественно раз пересекать график заданной функции. Если имеется уравнение вида у = 0 для секущей, тогда количество точек пересечения с синусоидой бесконечно.

что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

Теперь перейдем к рассмотрению геометрического смысла производной функции в точке.

Геометрический смысл производной функции в точке

что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

Геометрический смысл производной функции в точке в том, что дается понятие существования касательной к графику в этой же точке.

Уравнение касательной прямой

Чтобы записать уравнение любой прямой на плоскости, необходимо иметь угловой коэффициент с точкой, через которую она проходит. Его обозначение принимается как x 0 при пересечении.

Решение

Значение f ’ ( x ) в точке касания является угловым коэффициентом касательной, который равняется тангенсу наклона.

Тогда k x = t g α x = y ‘ ( x 0 ) = 3 3

Отсюда следует, что α x = a r c t g 3 3 = π 6

Ответ: уравнение касательной приобретает вид

Для наглядности приведем пример в графической иллюстрации.

Черный цвет используется для графика исходной функции, синий цвет – изображение касательной, красная точка – точка касания. Рисунок, располагаемый справа, показывает в увеличенном виде.

что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

Решение

По условию имеем, что областью определения заданной функции считается множество всех действительных чисел.

Перейдем к нахождению производной

Для наглядности изобразим графически.

что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

Решение

Необходимо продифференцировать функцию. Имеем, что

Вычисляем соответствующие значения функции

Рассмотрим графическое изображение решения.

что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

Черная линия – график функции, красные точки – точки касания.

Первое уравнение не имеет корней, так как дискриминант меньше нуля. Запишем, что

Другое уравнение имеет два действительных корня, тогда

Перейдем к нахождению значений функции. Получаем, что

что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

Возможно существование бесконечного количества касательных для заданных функций.

Решение

Это тригонометрическое уравнение будет использовано для вычисления ординат точек касания.

Найдены х точек касания. Теперь необходимо перейти к поиску значений у :

Ответ: необходимы уравнения запишутся как

Для наглядного изображения рассмотрим функцию и касательную на координатной прямой.

что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

Касательная к окружности, эллипсу, гиперболе, параболе

Канонические уравнения кривых 2 порядка не являются однозначными функциями. Уравнения касательных для них составляются по известным схемам.

Касательная к окружности

Данное равенство может быть записано как объединение двух функций:

Первая функция располагается вверху, а вторая внизу, как показано на рисунке.

что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

Касательная к эллипсу

Эллипс и окружность могут быть обозначаться при помощи объединения двух функций, а именно: верхнего и нижнего полуэллипса. Тогда получаем, что

что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

Решение

Применим стандартный алгоритм для того, чтобы составить уравнение касательной к графику функции в точке. Запишем, что уравнение для первой касательной в точке 2 ; 5 3 2 + 5 будет иметь вид

Графически касательные обозначаются так:

что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

Касательная к гиперболе

что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

Гипербола может быть представлена в виде двух объединенных функций вида

что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

Отсюда следует, что для того, чтобы найти уравнение касательной к гиперболе, необходимо выяснить, какой функции принадлежит точка касания. Чтобы определить это, необходимо произвести подстановку в уравнения и проверить их на тождественность.

Решение

Необходимо преобразовать запись решения нахождения гиперболы при помощи 2 функций. Получим, что

Ответ: уравнение касательной можно представить как

Наглядно изображается так:

что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

Касательная к параболе

Графически изобразим как:

что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

Решение

Начинаем решение с представления параболы в качестве двух функций. Получим, что

Значение углового коэффициента равняется значению производной в точке x 0 этой функции и равняется тангенсу угла наклона.

Отсюда определим значение х для точек касания.

Первая функция запишется как

Очевидно, что действительных корней нет, так как получили отрицательное значение. Делаем вывод, что касательной с углом 150 ° для такой функции не существует.

Вторая функция запишется как

Ответ: уравнение касательной принимает вид

Источник

Уравнение касательной к графику функции

Статья опубликована при поддержке Гостиничного комплекса «ИТАКА+». Останавливаясь в городе судостроителей Северодвинске, вы не столкнетесь с проблемой поиска временного жилья. Тут, на сайте гостиничного комплекса «ИТАКА+» http://itakaplus.ru, вы сможете легко и быстро снять квартиру в городе, на любой срок, с посуточной оплатой.

На современном этапе развития образования в качестве одной из основных его задач выступает формирование творчески мыслящей личности. Способность же к творчеству у учащихся может быть развита лишь при условии систематического привлечения их к основам исследовательской деятельности. Фундаментом для применения учащимися своих творческих сил, способностей и дарований являются сформированные полноценные знания и умения. В связи с этим проблема формирования системы базовых знаний и умений по каждой теме школьного курса математики имеет немаловажное значение. При этом полноценные умения должны являться дидактической целью не отдельных задач, а тщательно продуманной их системы. В самом широком смысле под системой понимается совокупность взаимосвязанных взаимодействующих элементов, обладающая целостностью и устойчивой структурой.

Рассмотрим методику обучения учащихся составлению уравнения касательной к графику функции. По существу, все задачи на отыскание уравнения касательной сводятся к необходимости отбора из множества (пучка, семейства) прямых тех из них, которые удовлетворяют определенному требованию – являются касательными к графику некоторой функции. При этом множество прямых, из которого осуществляется отбор, может быть задано двумя способами:

а) точкой, лежащей на плоскости xOy (центральный пучок прямых);
б) угловым коэффициентом (параллельный пучок прямых).

В связи с этим при изучении темы «Касательная к графику функции» с целью вычленения элементов системы нами были выделены два типа задач:

1) задачи на касательную, заданную точкой, через которую она проходит;
2) задачи на касательную, заданную ее угловым коэффициентом.

Обучение решению задач на касательную осуществлялось при помощи алгоритма, предложенного А.Г. Мордковичем [2]. Его принципиальное отличие от уже известных заключается в том, что абсцисса точки касания обозначается буквой a (вместо x0), в связи с чем уравнение касательной приобретает вид

(сравните с y = f(x0) + f ‘(x0)(x – x0)). Этот методический прием, на наш взгляд, позволяет учащимся быстрее и легче осознать, где в общем уравнении касательной записаны координаты текущей точки, а где – точки касания.

Алгоритм составления уравнения касательной к графику функции y = f(x)

1. Обозначить буквой a абсциссу точки касания.
2. Найти f(a).
3. Найти f ‘(x) и f ‘(a).
4. Подставить найденные числа a, f(a), f ‘(a) в общее уравнение касательной y = f(a) = f ‘(a)(x – a).

Этот алгоритм может быть составлен на основе самостоятельного выделения учащимися операций и последовательности их выполнения.

Практика показала, что последовательное решение каждой из ключевых задач при помощи алгоритма позволяет формировать умения написания уравнения касательной к графику функции поэтапно, а шаги алгоритма служат опорными пунктами действий. Данный подход соответствует теории поэтапного формирования умственных действий, разработанной П.Я. Гальпериным и Н.Ф. Талызиной [3].

что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касанияЗадача 1. Составьте уравнение касательной к графику функции что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касанияв точке M(3; – 2).

Решение. Точка M(3; – 2) является точкой касания, так как что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

1. a = 3 – абсцисса точки касания.
2. f(3) = – 2.
3. f ‘(x) = x 2 – 4, f ‘(3) = 5.
y = – 2 + 5(x – 3), y = 5x – 17 – уравнение касательной.

Задача 2. Напишите уравнения всех касательных к графику функции y = – x 2 – 4x + 2, проходящих через точку M(– 3; 6).

что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касанияРешение. Точка M(– 3; 6) не является точкой касания, так как f(– 3) ­ 6 (рис. 2).

1. a – абсцисса точки касания.
2. f(a) = – a 2 – 4a + 2.
3. f ‘(x) = – 2x – 4, f ‘(a) = – 2a – 4.
4. y = – a 2 – 4a + 2 – 2(a + 2)(x – a) – уравнение касательной.

Касательная проходит через точку M(– 3; 6), следовательно, ее координаты удовлетворяют уравнению касательной.

6 = – a 2 – 4a + 2 – 2(a + 2)(– 3 – a),
a 2 + 6a + 8 = 0 ^ a1 = – 4, a2 = – 2.

Если a = – 4, то уравнение касательной имеет вид y = 4x + 18.

Если a = – 2, то уравнение касательной имеет вид y = 6.

Задача 3. Напишите уравнения всех касательных к графику функции y = x 3 – 3x 2 + 3, параллельных прямой y = 9x + 1.

1. a – абсцисса точки касания.
2. f(a) = a 3 – 3a 2 + 3.
3. f ‘(x) = 3x 2 – 6x, f ‘(a) = 3a 2 – 6a.

что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касанияНо, с другой стороны, f ‘(a) = 9 (условие параллельности). Значит, надо решить уравнение 3a 2 – 6a = 9. Его корни a = – 1, a = 3 (рис. 3).

y = 9x + 8 – уравнение касательной;

y = 9x – 24 – уравнение касательной.

что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касанияЗадача 4. Напишите уравнение касательной к графику функции y = 0,5x 2 – 3x + 1, проходящей под углом 45° к прямой y = 0 (рис. 4).

Решение. Из условия f ‘(a) = tg 45° найдем a: a – 3 = 1 ^ a = 4.

1. a = 4 – абсцисса точки касания.
2. f(4) = 8 – 12 + 1 = – 3.
3. f ‘(4) = 4 – 3 = 1.
4. y = – 3 + 1(x – 4).

y = x – 7 – уравнение касательной.

Несложно показать, что решение любой другой задачи сводится к решению одной или нескольких ключевых задач. Рассмотрим в качестве примера следующие две задачи.

что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания1. Напишите уравнения касательных к параболе y = 2x 2 – 5x – 2, если касательные пересекаются под прямым углом и одна из них касается параболы в точке с абсциссой 3 (рис. 5).

Решение. Поскольку дана абсцисса точки касания, то первая часть решения сводится к ключевой задаче 1.

1. a = 3 – абсцисса точки касания одной из сторон прямого угла.
2. f(3) = 1.
3. f ‘(x) = 4x – 5, f ‘(3) = 7.
4. y = 1 + 7(x – 3), y = 7x – 20 – уравнение первой касательной.

Пусть a – угол наклона первой касательной. Так как касательные перпендикулярны, то что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания– угол наклона второй касательной. Из уравнения y = 7x – 20 первой касательной имеем tg a = 7. Найдем

что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

Это значит, что угловой коэффициент второй касательной равен что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания.

Дальнейшее решение сводится к ключевой задаче 3.

Пусть B(c; f(c)) есть точка касания второй прямой, тогда

что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

1. что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания– абсцисса второй точки касания.
2. что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания
3. что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания
4. что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания
что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания– уравнение второй касательной.

Примечание. Угловой коэффициент касательной может быть найден проще, если учащимся известно соотношение коэффициентов перпендикулярных прямых k1•k2 = – 1.

2. Напишите уравнения всех общих касательных к графикам функций

что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касанияРешение. Задача сводится к отысканию абсцисс точек касания общих касательных, то есть к решению ключевой задачи 1 в общем виде, составлению системы уравнений и последующему ее решению (рис. 6).

1. Пусть c – абсцисса точки касания, лежащей на графике функции что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания
2.что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания
3. f ‘(c) = c.
4. что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

Так как касательные общие, то

что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

Итак, y = x + 1 и y = – 3x – 3 – общие касательные.

Основная цель рассмотренных задач – подготовить учащихся к самостоятельному распознаванию типа ключевой задачи при решении более сложных задач, требующих определенных исследовательских умений (умения анализировать, сравнивать, обобщать, выдвигать гипотезу и т. д.). К числу таких задач можно отнести любую задачу, в которую ключевая задача входит как составляющая. Рассмотрим в качестве примера задачу (обратную задаче 1) на нахождение функции по семейству ее касательных.

3. При каких b и c прямые y = x и y = – 2x являются касательными к графику функции y = x 2 + bx + c?

Составим и решим систему уравнений

что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

Ответ: что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

Задачи для самостоятельного решения

1. Напишите уравнения касательных, проведенных к графику функции y = 2x 2 – 4x + 3 в точках пересечения графика с прямой y = x + 3.

Ответ: y = – 4x + 3, y = 6x – 9,5.

2. При каких значениях a касательная, проведенная к графику функции y = x 2 – ax в точке графика с абсциссой x0 = 1, проходит через точку M(2; 3)?

3. При каких значениях p прямая y = px – 5 касается кривой y = 3x 2 – 4x – 2?

4. Найдите все общие точки графика функции y = 3x – x 3 и касательной, проведенной к этому графику через точку P(0; 16).

Ответ: A(2; – 2), B(– 4; 52).

5. Найдите кратчайшее расстояние между параболой y = x 2 + 6x + 10 и прямой что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

Ответ: что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

6. На кривой y = x 2 – x + 1 найдите точку, в которой касательная к графику параллельна прямой y – 3x + 1 = 0.

7. Напишите уравнение касательной к графику функции y = x 2 + 2x – | 4x |, которая касается его в двух точках. Сделайте чертеж.

8. Докажите, что прямая y = 2x – 1 не пересекает кривую y = x 4 + 3x 2 + 2x. Найдите расстояние между их ближайшими точками.

Ответ: что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

9. На параболе y = x 2 взяты две точки с абсциссами x1 = 1, x2 = 3. Через эти точки проведена секущая. В какой точке параболы касательная к ней будет параллельна проведенной секущей? Напишите уравнения секущей и касательной.

Ответ: y = 4x – 3 – уравнение секущей; y = 4x – 4 – уравнение касательной.

10. Найдите угол q между касательными к графику функции y = x 3 – 4x 2 + 3x + 1, проведенными в точках с абсциссами 0 и 1.

11. В каких точках касательная к графику функции что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касанияобразует с осью Ox угол в 135°?

12. В точке A(1; 8) к кривой что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касанияпроведена касательная. Найдите длину отрезка касательной, заключенного между осями координат.

Ответ: что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

13. Напишите уравнение всех общих касательных к графикам функций y = x 2 – x + 1 и y = 2x 2 – x + 0,5.

Ответ: y = – 3x и y = x.

14. Найдите расстояние между касательными к графику функции что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касанияпараллельными оси абсцисс.

Ответ: что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

15. Определите, под какими углами парабола y = x 2 + 2x – 8 пересекает ось абсцисс.

Ответ: q 1 = arctg 6, q 2 = arctg (– 6).

16. На графике функции что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касаниянайдите все точки, касательная в каждой из которых к этому графику пересекает положительные полуоси координат, отсекая от них равные отрезки.

17. Прямая y = 2x + 7 и парабола y = x 2 – 1 пересекаются в точках M и N. Найдите точку K пересечения прямых, касающихся параболы в точках M и N.

18. При каких значениях b прямая y = 9x + b является касательной к графику функции y = x 3 – 3x + 15?

19. При каких значениях k прямая y = kx – 10 имеет только одну общую точку с графиком функции y = 2x 2 + 3x – 2? Для найденных значений k определите координаты точки.

20. При каких значениях b касательная, проведенная к графику функции y = bx 3 – 2x 2 – 4 в точке с абсциссой x0 = 2, проходит через точку M(1; 8)?

21. Парабола с вершиной на оси Ox касается прямой, проходящей через точки A(1; 2) и B(2; 4), в точке B. Найдите уравнение параболы.

Ответ: что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

22. При каком значении коэффициента k парабола y = x 2 + kx + 1 касается оси Ox?

23. Найдите углы между прямой y = x + 2 и кривой y = 2x 2 + 4x – 3.

Ответ: что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

24. Определите, под какими углами пересекаются графики функций y = 2x 2 + 3x – 3 и y = x 2 + 2x + 3.

Ответ: что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

25. При каком значении k угол между кривыми y = x 2 + 2x + k и y = x 2 + 4x + 4 будет равен 45°?

26. Найдите все значения x0, при каждом из которых касательные к графикам функции y = 5cos 3x + 2 и y = 3cos 5x в точках в абсциссой x0 параллельны.

Ответ: что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

27. Под каким углом видна окружность x 2 + y 2 = 16 из точки (8; 0)?

Ответ: что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

28. Найдите геометрическое место точек, из которых парабола y = x 2 видна под прямым углом?

Ответ: прямая что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

29. Найдите расстояние между касательными к графику функции что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касанияобразующими с положительным направлением оси Ox угол 45°.

Ответ: что такое абсцисса точки касания. Смотреть фото что такое абсцисса точки касания. Смотреть картинку что такое абсцисса точки касания. Картинка про что такое абсцисса точки касания. Фото что такое абсцисса точки касания

30. Найдите геометрическое место вершин всех парабол вида y = x 2 + ax + b, касающихся прямой y = 4x – 1.

Ответ: прямая y = 4x + 3.

Литература

1. Звавич Л.И., Шляпочник Л.Я., Чинкина М.В. Алгебра и начала анализа: 3600 задач для школьников и поступающих в вузы. – М., Дрофа, 1999.
2. Мордкович А. Семинар четвертый для молодых учителей. Тема «Приложения производной». – М., «Математика», № 21/94.
3. Формирование знаний и умений на основе теории поэтапного усвоения умственных действий. / Под ред. П.Я. Гальперина, Н.Ф. Талызиной. – М., МГУ, 1968.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *