![2025年新高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí):函數(shù)與導(dǎo)數(shù)背景下的新定義壓軸解答題(九大題型)(學(xué)生版+解析)_第1頁](http://file4.renrendoc.com/view10/M01/18/19/wKhkGWelVdCAUBKCAAFumKhQnOQ654.jpg)
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文檔簡介
拔高點(diǎn)突破05函數(shù)與導(dǎo)數(shù)背景下的新定義壓軸解答題
目錄
01方法技巧與總結(jié)...............................................................2
02題型歸納與總結(jié)...............................................................2
題型一:曲率與曲率半徑問題......................................................2
題型二:曼哈頓距離與折線距離....................................................5
題型三:雙曲正余弦函數(shù)問題......................................................6
題型四:凹凸函數(shù)................................................................8
題型五:二元函數(shù)問題............................................................9
題型六:切線函數(shù)新定義.........................................................10
題型七:非典型新定義函數(shù).......................................................12
題型八:拐點(diǎn)、好點(diǎn)、不動(dòng)點(diǎn)、S點(diǎn)...............................................14
題型九:各類函數(shù)新概念.........................................................16
03過關(guān)測(cè)試....................................................................17
方法特眄與Q餞
1、函數(shù)與導(dǎo)數(shù)新定義問題主要分兩類:一是概念新定義型,主要是以函數(shù)新概念為背景,通??疾?/p>
考生對(duì)函數(shù)新概念的理解,涉及函數(shù)的三要素的理解;二是性質(zhì)新定義型,主要是以函數(shù)新性質(zhì)為背景,
重點(diǎn)考查考生靈活應(yīng)用函數(shù)性質(zhì)的能力,涉及函數(shù)的各種相關(guān)性質(zhì)的拓展延伸.
2、設(shè)尸(西,為),0(%,%)為平面上兩點(diǎn),則定義昆-再|(zhì)+歷-為|為“折線距離”“直角距離”或“曼哈
頓距離”,記作d(P,Q)=|x2-xj+昆-兒|.
結(jié)論1:設(shè)點(diǎn)尸(尤0,為)為直線/:Nx+8y+C=0外一定點(diǎn),0為直線/上的動(dòng)點(diǎn),則
出。+By。+C|
4(尸,Q)min
max{|^|,|5|}
結(jié)論2:設(shè)點(diǎn)尸為直線++G=0上的動(dòng)點(diǎn),點(diǎn)0為直線/x+gy+G=。上的動(dòng)點(diǎn),則
C-GI
義尸,。濡=
max{|^|,|5|)
題型歸贏總結(jié)
題型一:曲率與曲率半徑問題
【典例1-1](2024?浙江溫州?二模)如圖,對(duì)于曲線r,存在圓。滿足如下條件:
①圓C與曲線「有公共點(diǎn)A,且圓心在曲線「凹的一側(cè);
②圓C與曲線「在點(diǎn)A處有相同的切線;
③曲線「的導(dǎo)函數(shù)在點(diǎn)A處的導(dǎo)數(shù)(即曲線「的二階導(dǎo)數(shù))等于圓c在點(diǎn)A處的二階導(dǎo)數(shù)(已知圓
+(y-b)2=/在點(diǎn)/(%,%)處的二階導(dǎo)數(shù)等于區(qū)My);
則稱圓C為曲線「在A點(diǎn)處的曲率圓,其半徑/稱為曲率半徑.
(1)求拋物線>=/在原點(diǎn)的曲率圓的方程;
(2)求曲線的曲率半徑的最小值;
X
(3)若曲線y=e”在(再,9)和92,/乂%w%)處有相同的曲率半徑,求證:xt+x2<-ln2.
【典例1-2】有一種速度叫“中國速度”,“中國速度”正在刷新世界對(duì)中國高鐵的認(rèn)知.由于地形等原因,在
修建高鐵、公路、橋隧等基建中,我們常用曲線的曲率(Curvature)來刻畫路線彎曲度.如圖所示的光滑
曲線C上的曲線段/瓦設(shè)其弧長為As,曲線C在4,8兩點(diǎn)處的切線分別為〃,4,記加4的夾角為
1兇1ir(x)|
△小回回,定義心普為曲線段蕊的平均曲率,定義風(fēng)月=螞
krz,3仁為曲線
C:y=/(x)在其上一點(diǎn)/&/)處的曲率.(其中/'(X)為/⑴的導(dǎo)函數(shù),/㈤為了‘(X)的導(dǎo)函數(shù))
TT
(2)記圓/+/=2025上圓心角為w的圓弧的平均曲率為a.
①求。的值;
②設(shè)函數(shù)g(x)=ln(x+45a)-xe、i,若方程g(x)=加(加>0)有兩個(gè)不相等的實(shí)數(shù)根%,吃,證明:
區(qū)-士|<1-與?,其中e為自然對(duì)數(shù)的底數(shù),e=2.71828-.
3e-3
【變式1-1]定義:若"(X)是。X)的導(dǎo)數(shù),"(X)是一(X)的導(dǎo)數(shù),則曲線y在點(diǎn)若,〃(%))處的曲率
K=―W'⑸—(Tiy(1A
(r已知函數(shù)/(》)=6>111片+工|,g(x)=x+(2a-l)cosx,a<-\,曲線y=g(x)在點(diǎn)
[l+[〃(x)『}2U)I2)
(0,g(0))處的曲率為變;
4
(1)求實(shí)數(shù)。的值;
7T
(2)對(duì)任意xe--,0,時(shí)(x)2g'(x)恒成立,求實(shí)數(shù)小的取值范圍;
(3)設(shè)方程/(x)=g'(x)在區(qū)間,2〃兀+鼻eN")內(nèi)的根為項(xiàng),馬,x",…比較x"+]與X"+2兀的大小,
并證明.
【變式1-2](2024?湖北黃岡?二模)第二十五屆中國國際高新技術(shù)成果交易會(huì)(簡稱“高交會(huì)”)在深圳
閉幕.會(huì)展展出了國產(chǎn)全球首架電動(dòng)垂直起降載人飛碟.觀察它的外觀造型,我們會(huì)被其優(yōu)美的曲線折服.現(xiàn)
代產(chǎn)品外觀特別講究線條感,為此我們需要刻畫曲線的彎曲程度.考察如圖所示的光滑曲線。:了=/(同上
的曲線段48,其弧長為As,當(dāng)動(dòng)點(diǎn)從A沿曲線段N8運(yùn)動(dòng)到8點(diǎn)時(shí),A點(diǎn)的切線乙也隨著轉(zhuǎn)動(dòng)到8點(diǎn)的
切線記這兩條切線之間的夾角為(它等于。的傾斜角與〃的傾斜角之差).顯然,當(dāng)弧長固定時(shí),
一/\<7
夾角越大,曲線的彎曲程度就越大;當(dāng)夾角固定時(shí),弧長越小則彎曲程度越大,因此可以定義K=丁為
As
曲線段的平均曲率;顯然當(dāng)8越接近A,即As越小,K就越能精確刻畫曲線C在點(diǎn)A處的彎曲程度,
因此定義《=圖二=;7(若極限存在)為曲線c在點(diǎn)A處的曲率.(其中y,y分別表示
11(i+y2)2
了=/卜)在點(diǎn)A處的一階、二階導(dǎo)數(shù))
(1)已知拋物線/=2加(p>0)的焦點(diǎn)到準(zhǔn)線的距離為3,則在該拋物線上點(diǎn)(3,力處的曲率是多少?
xx
11(e_1_e-]
⑵若函數(shù)g(x)=3不等式g|---|vg(2-cos<wx)對(duì)于xeR恒成立,求。的取值范圍;
(3)若動(dòng)點(diǎn)A的切線沿曲線〃力=2》2-8運(yùn)動(dòng)至點(diǎn)8(x",〃x"))處的切線,點(diǎn)5的切線與X軸的交點(diǎn)為
(%,0)僅eN)若占=4,b?=xn-2,7;是數(shù)列也}的前〃項(xiàng)和,證明「<3.
題型二:曼哈頓距離與折線距離
【典例2-1】(2024?甘肅蘭州?一模)定義:如果在平面直角坐標(biāo)系中,點(diǎn)4,8的坐標(biāo)分別為(為,為),
(演,/),那么稱"(48)=k-xJ+|%-為|為/,8兩點(diǎn)間的曼哈頓距離.
⑴已知點(diǎn)M,也分別在直線x-2y=0,2%-了=0上,點(diǎn)/(0,2)與點(diǎn)生,刈的曼哈頓距離分別為
d(M,N),d(M,N2),求d(MM)和刈/,乂)的最小值;
⑵已知點(diǎn)N是直線》+產(chǎn)歹+2左+1=0(左〉0)上的動(dòng)點(diǎn),點(diǎn)“(0,2)與點(diǎn)N的曼哈頓距離d(跖N)的最小值
記為/㈤,求/㈤的最大值;
(3)已知點(diǎn)點(diǎn)(k,m,?eR,e是自然對(duì)數(shù)的底),當(dāng)后VI時(shí),d(跖N)的最大值為
/(加,〃),求的最小值.
【典例2-2】(2024?高三?廣西防城港?階段練習(xí))若設(shè)/(。川=同-1|+|冰-2|+…+|依-〃|為曼哈頓擴(kuò)張距
離,它由〃個(gè)絕對(duì)值之和組成,其中〃為正整數(shù).如:
M(2,6)=|2x-l|+|2x-2|+|2x-3|+|2x-4|+|2x-5|+|2x-6|
⑴若M(1,2)W5,求x的取值范圍;
(2)若/(3,2)上相對(duì)一切實(shí)數(shù)x恒成立,設(shè)0>0,Z>>0,J!La2+b2=m+\,求2a+b的最大值.
【變式2-1](2024?高三?北京?期中)“曼哈頓幾何”也叫“出租車幾何”,是在19世紀(jì)由赫爾曼?閔可夫斯基提
出來的.如圖是抽象的城市路網(wǎng),其中線段是歐式空間中定義的兩點(diǎn)最短距離,但在城市路網(wǎng)中,我
們只能走有路的地方,不能“穿墻”而過,所以在“曼哈頓幾何”中,這兩點(diǎn)最短距離用刈45)表示,又稱
“曼哈頓距離”,即d(43)=Ma+|C8|,因此“曼哈頓兩點(diǎn)間距離公式":若/(%,乂),B(x2,y2),則
"(45)=b2-西|+歷一%|
⑴①點(diǎn)4(3,5),5(2-1),求“43)的值.
②求圓心在原點(diǎn),半徑為1的“曼哈頓單位圓”方程.
⑵已知點(diǎn)以1,0),直線2x-y+2=0,求2點(diǎn)到直線的“曼哈頓距離”最小值;
⑶設(shè)三維空間4個(gè)點(diǎn)為4=(%,%zJ,,=1,2,3,4,且毛,N,4?{0,1}.設(shè)其中所有兩點(diǎn)“曼哈頓距離”
的平均值即7,求7最大值,并列舉最值成立時(shí)的一組坐標(biāo).
題型三:雙曲正余弦函數(shù)問題
【典例3-1](2024?高三?江蘇蘇州?開學(xué)考試)定義:雙曲余弦函數(shù)cosh(x)=e;e",雙曲正弦函數(shù)
px-
sinh(%)二——-——.
(1)求函數(shù)y=cosh(2x)+sinh(x)的最小值;
(2)若函數(shù)/(x)=logg[cosh(2x)-4sinh(x)]在R上的最小值為-1,求正實(shí)數(shù)。的值;
sinh(x)1
⑶求證:對(duì)任意實(shí)數(shù)人關(guān)于%的方程J<=6+彳總有實(shí)根.
cosh(x)2
【典例3-2】(2024?高三?福建寧德?期末)固定項(xiàng)鏈的兩端,在重力的作用下項(xiàng)鏈所形成的曲線是懸鏈
XX
線.1691年,萊布尼茨等得出“懸鏈線”方程以匕+e。),其中c為參數(shù).當(dāng)c=1時(shí),就是雙曲余弦函數(shù)
片-2-
cosh%=£±£l,類似地我們可以定義雙曲正弦函數(shù)sinhx='匚.它們與正、余弦函數(shù)有許多類似的性質(zhì).
(1)類比正弦函數(shù)的二倍角公式,請(qǐng)寫出雙曲正弦函數(shù)的一個(gè)正確的結(jié)論:sinh2x=.(只寫出
即可,不要求證明);
(2)Vxe[-l,l],不等式cosh2x+加coshx20恒成立,求實(shí)數(shù)加的取值范圍;
⑶若x嗚爭,試比較cosh(sinx)與sinh(cosx)的大小關(guān)系,并證明你的結(jié)論.
【變式3-1](2024?上海寶山?模擬預(yù)測(cè))在數(shù)學(xué)中,雙曲函數(shù)是與三角函數(shù)類似的函數(shù),最基本的雙曲函
數(shù)是雙曲正弦函數(shù)與雙曲余弦函數(shù),其中雙曲正弦:sinh(x)=C^,雙曲余弦函數(shù):
cosh(x)=《/,㈠是自然對(duì)數(shù)的底數(shù)).
(1)解方程:cosh(x)=2;
(2)寫出雙曲正弦與兩角和的正弦公式類似的展開式:sinh(x+y)=,并證明;
(3)無窮數(shù)列{。“},q=。,??+,=2^-1,是否存在實(shí)數(shù)使得出必=;?若存在,求出。的值,若不
存在,說明理由.
題型四:凹凸函數(shù)
【典例4-1】(2024?江蘇蘇州?模擬預(yù)測(cè))定義:函數(shù)的導(dǎo)函數(shù)為了'(X),我們稱函數(shù)/'(x)的導(dǎo)函
數(shù)/G)為函數(shù)/(X)的二階導(dǎo)函數(shù).已知P(x)=ex(x2+3),q[x)=ex+ax+2.
(1)求函數(shù)O(x)的二階導(dǎo)函數(shù);
(2)已知定義在R上的函數(shù)g(x)滿足:對(duì)任意&,g"(x)>0恒成立.尸為曲線y=g(x)上的任意一點(diǎn).求
證:除點(diǎn)P外,曲線>=g(x)上每一點(diǎn)都在點(diǎn)P處切線的上方;
(3)試給出一個(gè)實(shí)數(shù)。的值,使得曲線y=o(x)與曲線了=4卜)有且僅有一條公切線,并證明你的結(jié)論.
【典例4-2】記/(x)=(/(x))',/'(x)為/(x)的導(dǎo)函數(shù).若對(duì)Vxe。,/"(x)>0,則稱函數(shù)了=/(x)為。
上的“凸函數(shù)”.已知函數(shù)H-g/-a/-1,?eR.
(1)若函數(shù)/(x)為R上的凸函數(shù),求。的取值范圍;
(2)若函數(shù)y=〃x)-x在(1,口)上有極值,求a的取值范圍.
【變式4-1】設(shè)g'(x)為g(x)的導(dǎo)函數(shù),若g'(x)是定義域?yàn)镈的增函數(shù),則稱g(x)為D上的“凹函數(shù)”,已
知函數(shù)/(x)=xe*+分+a為R上的凹函數(shù).
(1)求。的取值范圍;
(2)設(shè)函數(shù)6(x)=eX-;x2-x-l,證明:當(dāng)x>0時(shí),A(x)>0,當(dāng)x<0時(shí),A(x)<0.
1451
(3)證明:/(^)>—+x+77?
—24444
【變式4-2](2024?上海普陀?一模)若函數(shù)”/(“卜£。)同時(shí)滿足下列兩個(gè)條件,則稱歹=/(可在。
上具有性質(zhì)M.
①y=/(x)在。上的導(dǎo)數(shù)/'(x)存在;
②了=/'(x)在。上的導(dǎo)數(shù)/"(X)存在,且/〃(x)>0(其中=恒成立.
⑴判斷函數(shù)y=1g:在區(qū)間(0,+8)上是否具有性質(zhì)河?并說明理由.
⑵設(shè)。、b均為實(shí)常數(shù),若奇函數(shù)g(x)=2x3+M+g在X=1處取得極值,是否存在實(shí)數(shù)c,使得y=g(x)
在區(qū)間[c,+8)上具有性質(zhì)M?若存在,求出C的取值范圍;若不存在,請(qǐng)說明理由.
(3)設(shè)左eZ且后>0,對(duì)于任意的xe(O,E),不等式1+M(x+1)>_L成立,求人的最大值.
XX+1
題型五:二元函數(shù)問題
【典例5-1](2024?高三?湖南?階段練習(xí))設(shè)A是有序?qū)崝?shù)對(duì)構(gòu)成的非空集,B是實(shí)數(shù)集,如果對(duì)于集合A
中的任意一個(gè)有序?qū)崝?shù)對(duì)(xj),按照某種確定的關(guān)系/,在B中都有唯一確定的數(shù)z和它對(duì)應(yīng),那么就稱
為從集合A到集合8的一個(gè)二元函數(shù),記作z=/(x,y),(x/)e”,其中A稱為二元函數(shù)/的定
義域.
(1)已知/(x,y)=,拶+y2,1=(x],yj,8=(x2,y2),若/⑷=1,/?)=2,再%=1,求/R+B);
(2)非零向量〃=(%,%),若對(duì)任意的(X,力eD,Z)a4〃>0,記方=(xj),都有/伍)</伍+碗),則稱/
在。上沿瓦方向單調(diào)遞增.已知/(xj)=eX+y+er,xwR,"R.請(qǐng)問/在{(x,y)|x/eR}上沿向量(1,1)方向
單調(diào)遞增嗎?為什么?
(3)設(shè)二元函數(shù)/的定義域?yàn)镈,如果存在實(shí)數(shù)M滿足:
①V(x,y)e。,都有
②況乙,判)£。,使得,(%,%)=』.
那么,我們稱M是二元函數(shù)/的最小值.求
/(X")=了+sin2x+|:-jJcos2x,(x,y)eeR,gV”2:的最大值.
【典例5-2】(2024?江蘇鹽城?模擬預(yù)測(cè))根據(jù)多元微分求條件極值理論,要求二元函數(shù)z=/(x,y)在約束條
件g(xj)的可能極值點(diǎn),首先構(gòu)造出一個(gè)拉格朗日輔助函數(shù)=+其中/為拉格
朗日系數(shù).分別對(duì)中的x,弘幾部分求導(dǎo),并使之為0,得到三個(gè)方程組,如下:
4(x,y㈤=£(x,y)+近(x,y)=0
<Ly(x,2)=fy(x,y)+Agy(x,y)=0,解此方程組,得出解(X/),就是二元函數(shù)z=/(x,y)在約束條件
LAx,y,X)=g(x,y)=0
g(x,y)的可能極值點(diǎn).x,N的值代入到了(xj)中即為極值.
補(bǔ)充說明:【例】求函數(shù)/(x,y)=/+xy+產(chǎn)關(guān)于變量x的導(dǎo)數(shù).即:將變量V當(dāng)做常數(shù),即:
fx(x,y)=2x+y,下標(biāo)加上X,代表對(duì)自變量x進(jìn)行求導(dǎo).即拉格朗日乘數(shù)法方程組之中的4,4,與表示
分別對(duì)x,y,2進(jìn)行求導(dǎo).
⑴求函數(shù)/(x,y)=x2/+2xy+xy2關(guān)于變量,的導(dǎo)數(shù)并求當(dāng)x=1處的導(dǎo)數(shù)值.
(2)利用拉格朗日乘數(shù)法求:設(shè)實(shí)數(shù)X,V滿足g(x,y)=4/+y2+盯_1=o,求/(x/)=2x+7的最大值.
⑶①若x,%z為實(shí)數(shù),且x+y+z=l,證明:x2+y2+z2>—.
,11,
②設(shè)。>6>c>0,求20rH--H"-——1Qac+25c的最小值.
aba(a-b)
【變式5-1](2024?全國?模擬預(yù)測(cè))已知變量x,y,z,當(dāng)x,y在某范圍。內(nèi)任取一組確定的值時(shí),若變
量z按照一定的規(guī)律/總有唯一確定的x,夕與之對(duì)應(yīng),則稱變量z為變量x,y的二元函數(shù),記作
z=f(x,y).已知二元函數(shù)〃x,y)=2x+:(y力0).
⑴若孫>0,求/(xj)./','的最小值.
(2)對(duì)任意實(shí)數(shù)x,不等式|/(x,a)|+|/(x,2a)上.恒成立,求實(shí)數(shù)a的取值范圍.
題型六:切線函數(shù)新定義
【典例6-1】若兩個(gè)函數(shù)y=〃x)與y=g(x)在x=/處有相同的切線,則稱這兩個(gè)函數(shù)相切,切點(diǎn)為
⑴判斷函數(shù)”sinx與歹=%是否相切;
(2)設(shè)反比例函數(shù)歹=,與二次函數(shù)y=狽2+樂(。力0)相切,切點(diǎn)為求證:函數(shù)產(chǎn),與歹=4—+法恰有
兩個(gè)公共點(diǎn);
⑶若0<a<i,指數(shù)函數(shù)y=/與對(duì)數(shù)函數(shù)歹=logaX相切,求實(shí)數(shù)。的值;
(4)設(shè)(3)的結(jié)果為%,求證:當(dāng)0<“<為時(shí),指數(shù)函數(shù)>=/與對(duì)數(shù)函數(shù)>=bg“x的圖象有三個(gè)公共點(diǎn).
【典例6-2】對(duì)給定的在定義域內(nèi)連續(xù)且存在導(dǎo)函數(shù)的函數(shù)/(x),若對(duì)在/(x)定義域內(nèi)的給定常數(shù)風(fēng)存
在數(shù)列{%,}滿足出在/(x)的定義域內(nèi)且4>a,且對(duì)\/〃22,"€3\*/=/卜)在區(qū)間(應(yīng)4_1)的圖象上有且
僅有在x=a“一個(gè)點(diǎn)處的切線平行于和的連線,則稱數(shù)列{4}為函數(shù)〃x)的“(7關(guān)聯(lián)
切線伴隨數(shù)列”.
⑴若函數(shù)〃x)=f,證明:VaeRJ(x)都存在“。關(guān)聯(lián)切線伴隨數(shù)列”;
⑵若函數(shù)g(x)=(x-l),數(shù)列{%}為函數(shù)g(x)的“1關(guān)聯(lián)切線伴隨數(shù)列”,且q=逝+1,求{4}的通項(xiàng)公
式;
(3)若函數(shù)〃(x)=晟+6sinx,數(shù)列也}為函數(shù)從"的“關(guān)聯(lián)切線伴隨數(shù)列”,記數(shù)歹U也}的前〃項(xiàng)和為S.,
證明:當(dāng)初上1,620時(shí),Sn+bn>{n-\)b+2\.
【變式6-1](2024?廣西?二模)定義:若函數(shù)/(x)圖象上恰好存在相異的兩點(diǎn)尸,。滿足曲線歹=/(力
在尸和。處的切線重合,則稱尸,。為曲線V=/(x)的“雙重切點(diǎn)”,直線P。為曲線y=/⑺的“雙重切線”.
⑴直線y=x-1■是否為曲線〃x)=;/_2x+2出的“雙重切線”,請(qǐng)說明理由;
eY+1,x<0,
(2)已知函數(shù)g(x)=<4求曲線V=g(x)的“雙重切線”的方程;
6—,x>0,
x
(3)已知函數(shù)/z(x)=cosx,直線尸。為曲線y="x)的“雙重切線”,記直線尸。的斜率所有可能的取值為
k15
占出,…,勾,若左〉左2>尢(,=3,4,5,…力,證明:—<—.
傷O
【變式6-2](2024?高三?貴州貴陽?開學(xué)考試)牛頓迭代法是牛頓在17世紀(jì)提出的一種在實(shí)數(shù)域和復(fù)
數(shù)域上近似求解方程的方法.比如,我們可以先猜想某個(gè)方程/(力=0的其中一個(gè)根,?在x=x。的附近,如
圖所示,然后在點(diǎn)(%,/(%))處作/(x)的切線,切線與x軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)就是弓,用不代替「重復(fù)上面的
過程得到/;一直繼續(xù)下去,得到天,4,巧,……,x”.從圖形上我們可以看到々較天接近小巧較演
接近『,等等.顯然,它們會(huì)越來越逼近「于是,求「近似解的過程轉(zhuǎn)化為求五,若設(shè)精度為£,則把首
次滿足|當(dāng)-尤.」<£的當(dāng)稱為r的近似解.
已知函數(shù)/(力=/+(。一2.+°,aeR.
(1)當(dāng)。=1時(shí),試用牛頓迭代法求方程/(力=0滿足精度£=0.5的近似解(?。?-1,且結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)
后第二位);
⑵若/⑺-1nx?0,求。的取值范圍.
題型七:非典型新定義函數(shù)
【典例7-1】(2024?湖南長沙?二模)極值的廣義定義如下:如果一個(gè)函數(shù)在一點(diǎn)的一個(gè)鄰域(包含該點(diǎn)
的開區(qū)間)內(nèi)處處都有確定的值,而以該點(diǎn)處的值為最大(?。@函數(shù)在該點(diǎn)處的值就是一個(gè)極大(?。?/p>
值.
對(duì)于函數(shù)y=/(x),設(shè)自變量x從X。變化到X0+Ax,當(dāng)Ax>0,lim"/+?)一/(/)是一個(gè)確定的值,
則稱函數(shù)y=/(x)在點(diǎn)看處右可導(dǎo);當(dāng)Ax<o,lim"/+?)一/(/)是一個(gè)確定的值,則稱函數(shù)
-Ax
y=/(x)在點(diǎn)七處左可導(dǎo).當(dāng)函數(shù)y=/(x)在點(diǎn)七處既右可導(dǎo)也左可導(dǎo)且導(dǎo)數(shù)值相等,則稱函數(shù)y=/(x)在
點(diǎn)七處可導(dǎo).
(1)請(qǐng)舉出一個(gè)例子,說明該函數(shù)在某點(diǎn)處不可導(dǎo),但是該點(diǎn)是該函數(shù)的極值點(diǎn);
⑵己知函數(shù)/(x)=x2eax2+t-x3sinx-ex2.
(i)求函數(shù)g(x)=e"'+i-xsinx-e在x=0處的切線方程;
(ii)若x=0為/(x)的極小值點(diǎn),求。的取值范圍.
【典例7-2)(2024?高三?重慶?期中)若函數(shù)/(x)在定義域內(nèi)存在兩個(gè)不同的數(shù)%,馬,同時(shí)滿足
/(石)=/仁),且/(X)在點(diǎn)(巧,〃%)),(七,〃3))處的切線斜率相同,則稱/(X)為“切合函數(shù)”
⑴證明:/(x)=x3-2x為“切合函數(shù)”;
⑵若g(x)=xlnx-x2+6zx為“切合函數(shù)”,并設(shè)滿足條件的兩個(gè)數(shù)為%,馬.
(i)求證:再%2<—;
4
..、、2I---3
(ii)求證:(a+1)xxx2-y]xxx2<—.
【變式7-1](2024?上海?模擬預(yù)測(cè))已知函數(shù)y=/(x),xeD,如果存在常數(shù)M,對(duì)任意滿足
n
再<吃<…<X,I<X,的實(shí)數(shù)占,馬5***,'“-19”n,其中再‘%2''"-I'6D,都有不等式?(士)-/(龍1)區(qū)加
i=2
恒成立,則稱函數(shù)y=/(x),xeD是“絕對(duì)差有界函數(shù)”
⑴函數(shù)/(x)=^,x2工是“絕對(duì)差有界函數(shù)”,求常數(shù)M的取值范圍;
xe
(2)對(duì)于函數(shù)y=/(x),xe[a,6],存在常數(shù)左,對(duì)任意的占,%e[見同,有|/(西)-/(%)歸砒-引恒成立,
求證:函數(shù)了=/(x),xe[a,6]為“絕對(duì)差有界函數(shù)”
/、XCOS——,0<X<1
⑶判斷函數(shù)/(x)=2x是不是“絕對(duì)差有界函數(shù)”?說明理由
0,x=0
【變式7-2](2024?上海?三模)設(shè)函數(shù)y=/(x)的定義域?yàn)镈,對(duì)于區(qū)間/=[。,可(/口。),當(dāng)且僅當(dāng)函
數(shù)V=/(x)滿足以下①②兩個(gè)性質(zhì)中的任意一個(gè)時(shí),則稱區(qū)間/是V=/(x)的一個(gè)“美好區(qū)間
性質(zhì)①:對(duì)于任意與",都有〃/)€/;性質(zhì)②:對(duì)于任意都有
⑴已知〃x)=f2+2x,xeR.分別判斷區(qū)間[0,2]和區(qū)間[1,3]是否為函數(shù)y=/(x)的“美好區(qū)間”,并說
明理由;
⑵已知/(x)=---3x+12(xeR)且加>0,若區(qū)間[。,間是函數(shù)y=/(x)的一個(gè)“美好區(qū)間”,求實(shí)數(shù)加
的取值范圍;
(3)已知函數(shù)y=/(x)的定義域?yàn)镽,其圖像是一條連續(xù)不斷的曲線,且對(duì)于任意都有
f(a)-f(b)>b-a.求證:函數(shù)y=/(x)存在“美好區(qū)間”,且存在%eR,使得七不屬于函數(shù)y=/(x)的
任意一個(gè)“美好區(qū)間”.
題型八:拐點(diǎn)、好點(diǎn)、不動(dòng)點(diǎn)、S點(diǎn)
【典例8-1](2024?高三?福建泉州?期中)記/'(X)、g'(x)分別為函數(shù)/⑺、g(x)的導(dǎo)函數(shù).若存在
x°eR,滿足/(%)=g(Xo)且/=則稱%為函數(shù)/(x)與g(x)的一個(gè)“S點(diǎn)”.
(1)證明:函數(shù)/(x)=x與g(x)=f+2x-2不存在“S點(diǎn)”;
(2)若函數(shù)/(工)=加-1與g(x)=lnx存在“S點(diǎn)”,求實(shí)數(shù)。的值.
【典例8-2】對(duì)于函數(shù)/G),若存在實(shí)數(shù)/滿足/(%)=%,則稱/為函數(shù)/(%)的一個(gè)不動(dòng)點(diǎn).已知函數(shù)
f(x)=x3+ax2+bx+3,其中a,beR
(1)當(dāng)。=0時(shí),
(i)求/(x)的極值點(diǎn);
(ii)若存在「既是/G)的極值點(diǎn),又是/(x)的不動(dòng)點(diǎn),求b的值:
(2)若/(x)有兩個(gè)相異的極值點(diǎn)々,蒞,試問:是否存在0,6使得々,巧均為/(x)的不動(dòng)點(diǎn)?證明你
的結(jié)論.
【變式8-1】記y=/'(x),y=g'(x)分別為函數(shù)y=/(x),y=g(x)的導(dǎo)函數(shù).若存在x°eR,滿足
/(飛)=g(%)且/'(3)=g'(3),則稱不為函數(shù)y=/(x)與y=g(x)的一個(gè)“好點(diǎn)”.
(1)判斷函數(shù)/(“=》與8(“=爐-》+1是否存在“好點(diǎn)”,若存在,求出“好點(diǎn)”;若不存在,請(qǐng)說明理由;
⑵若函數(shù)/(X)="-1與g(x)=Inx存在“好點(diǎn)”,求實(shí)數(shù)。的值;
⑶已知函數(shù)/(%)=-/+°,g(x)=——,若存在實(shí)數(shù)0>0,使函數(shù)了=/(力與了=8(”在區(qū)間(2,+8)內(nèi)
存在“好點(diǎn)”,求實(shí)數(shù)6的取值范圍.
【變式8-2]給出定義:設(shè)/'(x)是函數(shù)y=/(x)的導(dǎo)函數(shù),/"(x)是函數(shù)/'⑺的導(dǎo)函數(shù),若方程
/”(x)=0有實(shí)數(shù)解x=%,則稱(%,/(%))為函數(shù)y=/(x)的“拐點(diǎn)”.經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)所有的三次函數(shù)
/(0=渥+加+次+〃(//0)都有“拐點(diǎn)”,且該“拐點(diǎn)”也是函數(shù)y=/(x)圖象的對(duì)稱中心.
⑴若函數(shù)/("=犬+3》2一9x-l,求函數(shù)/(x)圖象的對(duì)稱中心;
1OS
(2)已知函數(shù)g(x)=2mx3+r61n(mx)-15~|x2+一x---+1,其中加>0.
L3mm
(i)求g(x)的拐點(diǎn);
(ii)若g(xJ+g(X2)=2(0<Xi<迎),求證:0<再<,<乙.
m
【變式8-3](2024?河南?三模)設(shè)函數(shù)/(x)的導(dǎo)函數(shù)為/'(x),/'(x)的導(dǎo)函數(shù)為/〃(尤)數(shù)為7的導(dǎo)函數(shù)
為廣⑺.若/(%)=0,且/"'(X0)N0,則(X°J(XO))為曲線y=/(x)的拐點(diǎn).
(1)判斷曲線、=??是否有拐點(diǎn),并說明理由;
(尬
⑵已知函數(shù)〃“=爾-5亡若±-,fm為曲線y=〃x)的一個(gè)拐點(diǎn),求〃x)的單調(diào)區(qū)間與極值.
題型九:各類函數(shù)新概念
【典例9-1】定義:函數(shù)加(X),〃(X)的定義域的交集為。,A^D,若對(duì)任意的x°e/,都存在占
使得Xj,x0,4成等比數(shù)列,加(再),“(X。),加(%)成等差數(shù)列,那么我們稱加(x),"(x)為一對(duì)“K函
數(shù)”,已知函數(shù)〃x)=?-?n±,g(x)=or,a>0.
(I)求函數(shù)/(x)的單調(diào)區(qū)間;
(II)求證:/(工)2彳(4-右);
(III)若/=[1,”),對(duì)任意的aeS,/(x),g(x)為一對(duì)“K函數(shù)”,求證:C為自然對(duì)數(shù)的
底數(shù))
【典例9-2](2024?山東?模擬預(yù)測(cè))如果/z(x)是定義在區(qū)間。上的函數(shù),且同時(shí)滿足:①〃(x“(x)>o;
x
②〃(x)與6(x)的單調(diào)性相同,則稱函數(shù)/z(x)在區(qū)間。上是鏈?zhǔn)胶瘮?shù)”.已知函數(shù)[(x)=e-^-x-l,
,x2
g(x)x=1---cosx.
(1)判斷函數(shù)4%)與g(x)在(0,+8)上是否是“鏈?zhǔn)胶瘮?shù)t并說明理由;
(2)求證:當(dāng)x>0時(shí),ex+cosx-2>-4smX.
3+cosx
【變式9-1](2024?上海奉賢?一模)若函數(shù)y=/(x)滿足:對(duì)任意的實(shí)數(shù)s,fe(0,+co),有
f(s+0>/(?)+/(O恒成立,則稱函數(shù)y=f(x)為“E增函數(shù)”.
(1)求證:函數(shù)y=sinX不是“X增函數(shù)”;
(2)若函數(shù)y=-x-。是“X增函數(shù)”,求實(shí)數(shù)。的取值范圍;
⑶設(shè)g(x)=e*ln(l+x),若曲線y=g(x)在x=x。處的切線方程為歹=》,求%的值,并證明函數(shù)y=g(x)是
“E增函數(shù)”.
【變式9-2](2024?高三?陜西安康?期末)已知函數(shù)/(x)=(61nx—3)x2+12(zx(aeR).
(1)若/(x)在其定義域內(nèi)是增函數(shù),求。的取值范圍;
(2)定義:若/⑴在其定義域內(nèi)單調(diào)遞增,且/(x)+g(x)在其定義域內(nèi)也單調(diào)遞增,則稱g(x)為/(x)的
“協(xié)同增函數(shù)”.
已知函數(shù)g(x)=4/-18辦、12(2-a)x,若g(x)是的“協(xié)同增函數(shù)”,求。的取值范圍.
0
時(shí)生涮步
.八.V
1.(2024?湖北?二模)記/={/(x)|/(x)=Ax+加以加ER},若/O(X)E4,滿足:對(duì)任意/(%)£/,均有
max|/(x)-/(x)|>max|/(x)-Zo(x)|,則稱/。卜)為函數(shù)/(x)在x£[見句上“最接近”直線.已知函數(shù)
g(x)=21nx-x2+3,
(1)若g("=g(s)=0,證明:對(duì)任意/(%)w4max|g(x)-/(x)|>l;
(2)若r=l,s=2,證明:g(x)在xe[l,2]上的“最接近,,直線為:/°(x)=⑵n2-3)[x-野]+2+;(工。),
其中x°e(l,2)且為二次方程2d+(21n2-3)x-2=0的根.
2.(2024?高三?浙江寧波?期末)在幾何學(xué)常常需要考慮曲線的彎曲程度,為此我們需要刻畫曲線的彎
曲程度.考察如圖所示的光滑曲線C:y=/(x)上的曲線段前,其弧長為As,當(dāng)動(dòng)點(diǎn)從/沿曲線段前
運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí),A點(diǎn)的切線乙也隨著轉(zhuǎn)動(dòng)到B點(diǎn)的切線。,記這兩條切線之間的夾角為(它等于。的
傾斜角與的傾斜角之差).顯然,當(dāng)弧長固定時(shí),夾角越大,曲線的彎曲程度就越大;當(dāng)夾角固定時(shí),
-LX(7
弧長越小則彎曲程度越大,因此可以定義K=丁為曲線段蕊的平均曲率;顯然當(dāng)8越接近/,即As越
As'
orAW
小,K就越能精確刻畫曲線C在點(diǎn)/處的彎曲程度,因此定義《=2%仄;。=;J(若極限存在)為
(1+9
曲線C在點(diǎn)/處的曲率.(其中y',y"分別表示y=/(x)在點(diǎn)/處的一階、二階導(dǎo)數(shù))
(1)求單位圓上圓心角為60。的圓弧的平均曲率;
⑵求橢圓=i在[后!)處的曲率;
⑶定義。(7)=叩]為曲線7=/(X)的“柯西曲率”.已知在曲線/(x)=xInx-2x上存在兩點(diǎn)
(1+了)
尸(xj(xj)和。卜2,〃七)),且P,0處的“柯西曲率”相同,求再+疾的取值范圍.
3.(2024?高三?遼寧?期中)用數(shù)學(xué)的眼光看世界就能發(fā)現(xiàn)很多數(shù)學(xué)之“美”.現(xiàn)代建筑講究線條感,曲
線之美讓人稱奇.衡量曲線彎曲程度的重要指標(biāo)是曲率,曲線的曲率定義如下:若/'(X)是/(力的導(dǎo)函數(shù),
⑴求曲線/(x)=lnx+x在(1,1)處的曲率4的平方;
(2)求余弦曲線〃(力=cosx(xeR)曲率K?的最大值;
4.已知定義在R上的函數(shù)/⑺的導(dǎo)函數(shù)為了'(X),若1對(duì)任意xeR恒成立,則稱函數(shù)/⑺為“線
性控制函數(shù)”.
⑴判斷函數(shù)/(x)=sinx和g(x)=e,是否為“線性控制函數(shù)”,并說明理由;
(2)若函數(shù)〃x)為“線性控制函數(shù)”,且〃x)在R上嚴(yán)格增,設(shè)43為函數(shù)/(x)圖像上互異的兩點(diǎn),設(shè)直線
N8的斜率為左,判斷命題“0<%VI”的真假,并說明理由;
(3)若函數(shù)為“線性控制函數(shù)”,且〃x)是以T(T>0)為周期的周期函數(shù),證明:對(duì)任意看,馬都有
5.(2024?上海徐匯?二模)已知常數(shù)上為非零整數(shù),若函數(shù)》=/(x),xe[0,l]滿足:對(duì)任意
44
Xt,x26[0,1],|/(^)-/(%2)|<|(^+1)-(X2+1)|,則稱函數(shù)7=/(x)為“左)函數(shù).
⑴函數(shù)y=2x,xe[o,l]是否為“2)函數(shù)?請(qǐng)說明理由;
⑵若y=/(x)為〃1)函數(shù),圖像在是一條連續(xù)的曲線,/(。)=0,/(l)=p且/(x)在區(qū)間
(0,1)上僅存在一個(gè)極值點(diǎn),分別記/(x)1m-/(xL為函數(shù)V=的最大、小值,求/(、二一/⑺皿
的取值范圍;
(3)若a>0,f(x)=0.05x2+0.lx+aIn(x+1),且y=/(x)為£(一1)函數(shù),g(x)=f'(x),對(duì)任意
恒有|g(x)-g(y)|w,記M的最小值為〃(a),求。的取值范圍及關(guān)于。的表達(dá)式.
6.(2024?上海奉賢?二模)設(shè)函數(shù)>=/(x)的定義域是R,它的導(dǎo)數(shù)是/'(X).若存在常數(shù)加(〃zeR),
使得/(x+M=-7'(x)對(duì)一切x恒成立,那么稱函數(shù)y=/(x)具有性質(zhì)尸(加).
⑴求證:函數(shù)y=e'不具有性質(zhì)P(m);
⑵判別函數(shù)>=sinx是否具有性質(zhì)P(加).若具有求出加的取值集合;若不具有請(qǐng)說明理由.
7.(2024?河北石家莊?一模)已知函數(shù)f(x)=2x-&-(左+l)lnx,k>0.
X
(1)當(dāng)左=1時(shí),過坐標(biāo)原點(diǎn)o作曲線y=/(x)的切線,求切線方程;
(2)設(shè)定義在/上的函數(shù)y=6(x)在點(diǎn)尸(/心)處的切線方程為y=/(x),對(duì)任意xw%,若
>0在/上恒成立,則稱點(diǎn)尸為函數(shù)y=力(無)的“好點(diǎn)”,求函數(shù)y=/(x)在(0,+/)上所
有“好點(diǎn)”的橫坐標(biāo)(結(jié)果用上表示).
8.對(duì)于定義在。上的函數(shù)〃無),其導(dǎo)函數(shù)為/'(尤).若存在斤e。,使得/")=/("),且》=后是函數(shù)
/(x)的極值點(diǎn),則稱函數(shù)/(x)為“極致上函數(shù)”.
(1)設(shè)函數(shù)/(x)=x+atanx,其中-aeR.
①若/(x)是單調(diào)函數(shù),求實(shí)數(shù)。的取值范圍;
②證明:函數(shù)/(x)不是“極致0函數(shù)”.
(2)對(duì)任意加€出,證明:函數(shù)8(司=皿11》+加1:05》-加是“極致0函數(shù)”.
9.曲線的曲率定義如下:若/'(X)是/a)的導(dǎo)函數(shù),/"(x)是/。)的導(dǎo)函數(shù),則曲線y=/(x)在點(diǎn)
1八刈
(員/。))處的曲率犬=3,已知函數(shù)〃x)="COSXg(x)=acosx+x(a<。),曲線y=g(x)在
{l+[/'?]2p
點(diǎn)(o,g(。))處的曲率為e.
4
(1)求實(shí)數(shù)。的值;
(2)對(duì)任意的xe-pO,"(x)-g'(x)20恒成立,求實(shí)數(shù)/的取值范圍;
(3)設(shè)方程/(x)=g'(x)在區(qū)間[2而+§,2〃兀+,J(〃eN+)內(nèi)的根從小到大依次為%,馬,…,x”,…,求證:
x“+i-X”>2兀.
10.(2024?湖南永州?三模)曲線的曲率定義如下:若/'(x)是“X)的導(dǎo)函數(shù),令夕(x)=/'(x),則曲線
|夕'(X)|2
y=/(x)在點(diǎn)(XJ(x))處的曲率K=/.已知函數(shù)/(x)=L+x(a>0),g(x)=(x+1)ln(x+1),
(l+[/M)2a
且fM在點(diǎn)(0,7(0))處的曲率K=受.
4
(1)求。的值,并證明:當(dāng)x>0時(shí),/(x)>g(x);
(2)若4=嚕詈,且丁=許也也…一(”旦*),求證:(〃+2)(<j上
11.(2024?江蘇淮安?三模)定義可導(dǎo)函數(shù)y=/(x)在x處的彈性函數(shù)為/'(尤>二工,其中/(X)為/a)
的導(dǎo)函數(shù).在區(qū)間。上,若函數(shù)"X)的彈性函數(shù)值大于1,則稱"X)在區(qū)間D上具有彈性,相應(yīng)的區(qū)間。
也稱作"X)的彈性區(qū)間.
(1)若*x)=e*-x+l,求r(x)的彈性函數(shù)及彈性函數(shù)的零點(diǎn);
(2)對(duì)于函數(shù)/(x)=(x-l)e"+Inx-tx(其中e為自然對(duì)數(shù)的底數(shù))
(i)當(dāng)"0時(shí),求/a)的彈性區(qū)間D;
(ii)若〃乃>1在G)中的區(qū)間。上恒成立,求實(shí)數(shù),的取值范圍.
12.(2024?江蘇南通?模擬預(yù)測(cè))已知函數(shù)/'(x)=WU.
Cl)求函數(shù)/(x)的圖象在x=e㈠為自然對(duì)數(shù)的底數(shù))處的切線方程;
(2)若對(duì)任意的xe。,均有加則稱加(x)為〃(x)在區(qū)間£)上的下界函數(shù),為加(x)在區(qū)
間D上的上界函數(shù).
①若g(x)=£,求證:g(x)為“X)在(0,+向上的上界函數(shù);
②若g(x)=占,g(x)為/(X)在[1,m)上的下界函數(shù),求實(shí)數(shù)上的取值范圍.
13.(2024?高三?全國?課后作業(yè))設(shè)於)是定義在區(qū)間(1,+8)上的函數(shù),其導(dǎo)函數(shù)為了'(X).如果存在實(shí)
數(shù)。和函數(shù)〃(x),其中〃(x)對(duì)任意的XG(1,+8)都有力(x)>0,使得/。)=力任)(/-"+1),則稱函數(shù)外)具有
性質(zhì)尸(Q).
⑴設(shè)函數(shù)〃x)=lnx+g(x>l),其中6為實(shí)數(shù).
①求證:函數(shù)人到具有性質(zhì)P(a).②求函數(shù)人x)的單調(diào)區(qū)間.
(2)已知函數(shù)g(x)具有性質(zhì)尸(2),給定x/,x2e(l,+oo),x/42.設(shè)優(yōu)為實(shí)數(shù),
a=mxl+(i-m)x2,fl=(1-m)x2+mx2,且a>1,力>1.若|g(a)-g(£)|<|g(xj-g3)|,求實(shí)數(shù)加的取值范
圍
14.(2024?甘肅?二模)已知函數(shù)〃x)=e、+上「1(aeR且。為常數(shù)).
(1)當(dāng)0=-1時(shí),討論函數(shù)/(X)在(-1,+8)的單調(diào)性;
(2)設(shè)了=/(x)可求導(dǎo)數(shù),且它的導(dǎo)函數(shù)/(X)仍可求導(dǎo)數(shù),則f'(x)再次求導(dǎo)所得函數(shù)稱為原函數(shù)了=/(x)
的二階函數(shù),記為,’(X),利用二階導(dǎo)函數(shù)可以判斷一個(gè)函數(shù)的凹凸性.一個(gè)二階可導(dǎo)的函數(shù)在區(qū)間口,0上
是凸函數(shù)的充要條件是這個(gè)函數(shù)在(a,b)的二階導(dǎo)函數(shù)非負(fù).
若g(x)=(x+l)[/(x)+1]+(。-JN)/在不是凸函數(shù),求a的取值范圍.
15.已知函數(shù)/(%)=/-(a+2)x+Qlnx,其中實(shí)數(shù)?!?.
⑴討論函數(shù)/(X)的單調(diào)性;
(2)設(shè)定義在。上的函數(shù)y=〃(x)在點(diǎn)網(wǎng)%,〃(%))處的切線的方程為y=g(x),當(dāng)時(shí),若
”(無)[g0)>°在。內(nèi)恒成立,則稱P為蚱右⑺的“類對(duì)稱點(diǎn)”當(dāng)a=4時(shí),試問y=〃力是否存在“類對(duì)稱
點(diǎn)”?若存在,請(qǐng)至少求出一個(gè)"類對(duì)稱點(diǎn)"的橫坐標(biāo);若不存在,請(qǐng)說明理由.
16.曲率是曲線的重要性質(zhì),表征了曲線的“彎曲程度”,曲線曲率解釋為曲線某點(diǎn)切線方向?qū)¢L的轉(zhuǎn)動(dòng)
率,設(shè)曲線c:y=/(x)具有連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的切線,在點(diǎn)(x,/(x))處的曲率K其中/'(X)為
[1+(/'(叨
/(x)的導(dǎo)函數(shù),/"(X)為/'(X)的導(dǎo)函數(shù),已知〃x)=x21nx-Wx3-|x2.
(l)a=O時(shí),求/(力在極值點(diǎn)處的曲率;
(2)a>0時(shí),/'(X)是否存在極值點(diǎn),如存在,求出其極值點(diǎn)處的曲率;
(3)g(x)=2xe*-4e*+/x2,,當(dāng)/(x),g(x)曲率均為0時(shí),自變量最小值分別為看,求證:
17.用數(shù)學(xué)的眼光看世界就能發(fā)現(xiàn)很多數(shù)學(xué)之“美”.現(xiàn)代建筑講究線條感,曲線之美讓人稱奇,衡量曲線彎
曲程度的重要指標(biāo)是曲率,曲線的
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