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切线面积题 ​

日期:2025-12-12

求曲线 的一条切线(切点 ),使该切线与直线 及曲线 所围面积最小。

下面是一个交互演示:你可以通过拖动滑块,观察切点 在不同的位置时,切线与曲线 围成的面积长啥样,大小是怎么变化的。

解题思路

1)面积怎么写成积分 ​

因为

所以 在 凹向下,因此任意切线都在曲线之上(在 上也是上方)。所以“围成面积”就是

其中切点 。

2)写出 处切线方程 ​

在 处切线斜率 ,过点 ,故切线方程为

把它慢慢移项:先两边乘 得 ;右边展开为 ;再把 移到右边,

3)把面积 算出来 ​

分开算:

1)

2)

3)(分部积分)
设 ,所以

代回定积分:

把三部分相减合并(注意常数抵消):

展开常数并合并:

要最小化只需最小化

4)求最小值点 ​

令 。

,在 上(分子负、分母正),在 上 ,先减后增且唯一驻点在 ,由一阶导号变可知 是全局最小。

5)答案:最优切线与最小面积 ​

最优切点:

最优切线:

最小面积: