浙江 2025 · 数学 q12

题解图(官方解法,据图核) · 规范化转写 · 攻略即本题解法

题解图(原卷截图 · 含答案与官方解析)

浙江 2025 · 数学 q12 原卷截图(含答案)

文字转写(题面 + 答案)

题面

  1. 若直线 y=2x+5y = 2x + 5 是曲线 y=ex+x+ay = \mathrm{e}^{x} + x + a 的切线,则 a=a = ____.

答案

4

本题的知识树

3 概念 · 1 公式 · 1 题型 · 1 套路 · 最深 3 层。长链是构建期派生的,源文件里只有最小一步。

攻略(零基础 → 会做)

由切线定参数 · 先求切点,或让「差函数」的最小值等于零 · 最终答案:4

冷启动:两件工具

假设你刚学导数

第一件:导数的几何意义 f(x0)f'(x_0) 就是曲线在点 (x0,f(x0))(x_0,f(x_0))切线的斜率。求切线、由切线定参数,都从这里出发。

第二件:常见函数的导数 (ex)=ex(\mathrm e^x)'=\mathrm e^x(x)=1(x)'=1,常数求导为 00。所以

y=ex+x+a  y=ex+1y=\mathrm e^{x}+x+a\ \Longrightarrow\ y'=\mathrm e^{x}+1

注意 aa 求导之后没了——它只是把整条曲线上下平移。这句话待会儿两条路都要用到。

题目在说什么。y=2x+5y=2x+5 是切线」这一句其实给了两条信息:斜率是 22,而且它与曲线恰好碰一下。下面两条路,分别抓住其中一条信息当主线。

解法一:切点三方程

怎么想到的。 既然「相切」是发生在某一个点上的事,那就把那个点请出来:设切点横坐标为 x0x_0。切点是个很有信息量的对象——它同时满足三件事,而三件事足够把 x0x_0aa 一起定死。这就是切点三方程

三条件是哪三条:

  1. 斜率对上f(x0)=2f'(x_0)=2
  2. 切点在曲线上y0=ex0+x0+ay_0=\mathrm e^{x_0}+x_0+a
  3. 切点在切线上y0=2x0+5y_0=2x_0+5

按顺序解。 第 1 条只含 x0x_0,先解它:

ex0+1=2  ex0=1  x0=0\mathrm e^{x_0}+1=2\ \Longrightarrow\ \mathrm e^{x_0}=1\ \Longrightarrow\ x_0=0

有了 x0=0x_0=0,第 3 条给出切点的纵坐标 y0=20+5=5y_0=2\cdot 0+5=5,即切点是 (0,5)(0,5)。代进第 2 条:

5=e0+0+a=1+a  a=45=\mathrm e^{0}+0+a=1+a\ \Longrightarrow\ \boxed{a=4}

为什么三条缺一不可。 只用第 1 条解不出 aa——aa 求导就没了,斜率条件对 aa 一无所知。必须再用「切点同时落在曲线和切线上」把 aa 逼出来。

教学图:曲线 y=eˣ+x+a 与切线 y=2x+5 相切于 (0,5),切点斜率为 2,a=4

解法二:差函数最小值为零

怎么想到的。 换一个角度看「相切」:曲线与直线相切,意思是它们碰得到、但穿不过去。把两者相减,令

g(x)=(ex+x+a)(2x+5)=exx+a5g(x)=(\mathrm e^{x}+x+a)-(2x+5)=\mathrm e^{x}-x+a-5

那么「碰得到」就是 gg 有零点,「穿不过去」就是它不变号。两件事合起来就一句话:

gg 的最小值恰好等于 00

这条路根本不用先把切点找出来——切点会自己在最低点那里冒出来。

求最小值。 g(x)=ex1g'(x)=\mathrm e^{x}-1,令它为零得驻点 x=0x=0。而

g(x)<0 (x<0),g(x)>0 (x>0)g'(x)<0\ (x<0),\qquad g'(x)>0\ (x>0)

所以 ggx=0x=0 处取到唯一的极小值,也就是全局最小值(这里不必背什么判别法,看导数的正负号变化就够了):

gmin=g(0)=e00+a5=a4g_{\min}=g(0)=\mathrm e^{0}-0+a-5=a-4

令它为零。

a4=0  a=4a-4=0\ \Longrightarrow\ \boxed{a=4}

顺带一提:驻点 x=0x=0 正是解法一里那个切点的横坐标——两条路在这里握了个手。

这两条路差在哪。 解法一是局部的:盯住一个点,用三条件把它钉死。解法二是整体的:把相切翻译成「差函数不变号」,一次看完整条曲线。题目问「切点在哪」时解法一更顺;题目问「aa 取什么范围时有交点 / 有几个交点」时,解法二那套框架直接能改(把「=0=0」换成「<0<0」「>0>0」),而解法一改不动。

🕳️ 避坑

  • 只用斜率一个条件无法定 aaaa 是竖直平移量,求导之后就消失了。
  • 切点横坐标是 00,别把它和纵坐标 55 混用。
  • 解法二里 gmin=0g_{\min}=0 是「相切」的等价翻译,别写成 g(x)0g(x)\ge 0 就完事——那只说明不穿过去,没说碰得到。

本题涉及的教材页

4

由「真题 → 实体 → 教材页」两跳派生——攻略声明「本题 → 实体」、实体声明「实体 → 教材页」,攻略里不写第二份教材页清单(ADR-0002/0016)。每条链到该页所属的节 + 页锚点。