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21导数及其应用★★★☆☆
设函数 f(x)=ax−bxf(x) = ax - \frac{b}{x},曲线 y=f(x)y = f(x) 在点 (2,f(2))(2, f(2)) 处的切线方程为 7x−4y−12=07x - 4y - 12 = 0.
(1) 求 f(x)f(x) 的解析式; (2) 证明:曲线 y=f(x)y = f(x) 上任一点处的切线与直线 x=0x = 0 和直线 y=xy = x 所围成的三角形面积为定值,并求此定值.
\begin{solution} \begin{enumerate} \item 由切线方程 7x−4y−12=07x-4y-12=0 得 y=74x−3y=\frac{7}{4}x-3. 在 x=2x=2 处,切点纵坐标为 f(2)=12f(2)=\frac12,而 f′(x)=a+bx2f'(x)=a+\frac{b}{x^{2}}. 因此
{2a−b2=12,a+b4=74\begin{cases} 2a-\dfrac{b}{2}=\dfrac12,\\ a+\dfrac{b}{4}=\dfrac74 \end{cases}
分别乘以 22 和 44,得
{4a−b=1,4a+b=7\begin{cases} 4a-b=1,\\ 4a+b=7 \end{cases}
两式相加得 8a=88a=8,所以 a=1a=1;两式相减得 2b=62b=6,所以 b=3b=3. 因此 f(x)=x−3xf(x)=x-\frac{3}{x},x≠0x\ne0.
\item 设曲线上的任一点为 T(t,f(t))T(t,f(t)),其中 t≠0t\ne0. 由于 f′(t)=1+3t2f'(t)=1+\frac{3}{t^{2}}, 切线方程为
y−(t−3t)=(1+3t2)(x−t)y-\left(t-\frac{3}{t}\right)=\left(1+\frac{3}{t^{2}}\right)(x-t)
整理得
y=(1+3t2)x−6ty=\left(1+\frac{3}{t^{2}}\right)x-\frac{6}{t}
它与直线 x=0x=0 的交点为 P(0,−6t)P\left(0,-\frac{6}{t}\right),与直线 y=xy=x 的交点为 Q(2t,2t)Q(2t,2t). 直线 x=0x=0 与 y=xy=x 的交点为原点 OO,所以所围三角形为 △OPQ\triangle OPQ. 以 OPOP 为底,点 QQ 到 x=0x=0 的距离为高,得
S△OPQ=12∣6t∣ ∣2t∣=6S_{\triangle OPQ}=\frac12\left|\frac{6}{t}\right|\,|2t|=6
因此该三角形的面积为定值 66. \end{enumerate} \end{solution}

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