(Ⅰ)若C在点M法线的斜率为-
,求点M的坐标(x0,y0);
(Ⅱ)设P (-2,a)为C对称轴上的一点,在C上是否存在点,使得C在该
点的法线通过点P?若有,求出这些点,以及C在这些点的法线方程;
若没有,请说明理由.
(Ⅰ)若C在点M法线的斜率为-
,求点M的坐标(x0,y0);
(Ⅱ)设P (-2,a)为C对称轴上的一点,在C上是否存在点,使得C在该
点的法线通过点P?若有,求出这些点,以及C在这些点的法线方程;
若没有,请说明理由.
22.本小题主要考查导数的几何意义和应用,直线方程以及综合运用数学知
识解决问题的能力.满分14分.
解:
(Ⅰ)函数y=x2+4x+
的导数
=2x+4
C上点(x0,y0)处切线的斜率
k0=2x0+4,
因为过点(x0,y0)的法线斜率为-
,
所以-
(2x0+4)=-1,
解得x0=-1,y0=
,
故点M的坐标为(-1,
).
(Ⅱ)设M(x0,y0)为C上一点.
(i)若x0=-2,则C上点M(-2,-
)处的切线斜率k=0,过点M(-2,-
)的法线方程为x=-2,此法线过点P(-2,a).
(ii)若x0≠-2,则过点M(x0,y0)的法线方程为
y-y0=-
(x-x0). ①
若法线过P(-2,a),则a-y0=-
(-2-x0),
即 (x0+2)2=a. ②
若a>0,则x0=-2±
,从而
y0=x
+4x0+
=
,
将上式代入①,化简得
x+2
y+2-2a
=0,
x-2
y+2+2a
=0.
若a=0,则与x0≠-2矛盾.
若a<0,则②式无解.
综上,当a>0时,在C上有三个点(-2+
,
),(-2-
,
)
及(-2,-
).在这三点的法线过点P(-2,a),其方程分别是:
x+2
y+2-2a
=0,
x-2
y+2+2a
=0,
x=-2.
当a≤0时,在C上有一个点(-2,-
),在这点的法线过点P(-2,a),其方程为:x=-2.