当一条直线与曲线在某点相切时,导数在该点的几何意义表现为切线的斜率。具体关系如下:
一、导数与切线斜率的关系
导数的几何意义
若曲线$y = f(x)$在点$(x_0, y_0)$处可导,则$f'(x_0)$表示曲线在该点的切线斜率。
直线与曲线相切的条件
若直线$y = kx + b$与曲线$y = f(x)$在点$(x_0, y_0)$处相切,则满足:
- $f'(x_0) = k$(切线斜率相等);
- $(x_0, y_0)$同时在曲线和直线上,即$y_0 = f(x_0)$且$y_0 = kx_0 + b$。
二、应用示例
以直线$y = kx - 3$与曲线$y = \ln x$相切为例:
1. 求曲线导数:$(\ln x)' = \frac{1}{x}$;
2. 设切点为$(x_0, \ln x_0)$,则切线斜率$k = \frac{1}{x_0}$;
3. 联立方程组:
$$
\begin{cases}
\ln x_0 = \frac{1}{x_0} \cdot x_0 - 3 \\
\frac{1}{x_0} = \frac{1}{x_0}
\end{cases}
$$
解得$x_0 = -0.5$(舍去负值),$k = -2$。
三、注意事项
若直线与曲线有多个切点,则需通过联立导数方程和曲线方程求解参数;
两条曲线相切时,切点处导数相等且函数值相等。
通过以上分析可知,导数在判断直线与曲线相切问题中起着关键作用,既可用于验证相切条件,也可用于求解相关参数。