MỤC LỤC
MỤC LỤC.......................................................................................................................................1
Một số kí hiệu trong tài liệu.............................................................................................................1
Phần 1. Mở đầu................................................................................................................................2
Phần 2. Nội dung.............................................................................................................................3
I. Khảo sát hàm số........................................................................................................................3
1. Hàm số bậc ba .....................................................................................................................3
2. Hàm trùng phương ..............................................................................................................5
3. Hàm .....................................................................................................................................6
II. Một số bài toán liên quan........................................................................................................7
1. Bài toán biện luận dựa vào đồ thị hàm số............................................................................7
2. Bài toán cực trị và sự tương giao của hai đồ thị hàm số....................................................11
3. Bài toán liên quan tới cấp số cộng và cấp số nhân............................................................18
4. Bài toán tiếp tuyến.............................................................................................................21
4.1 Cho biết tiếp điểm............................................................................................................21
4.2 Phương trình tiếp tuyến biết hệ số góc............................................................................22
4.3 Tiếp tuyến đi qua một điểm cho trước.............................................................................24
III. Bài tập củng cố:...................................................................................................................26
Đáp số........................................................................................................................................29
Phần III. Kiến nghị, đề xuất..........................................................................................................29
Tài liệu tham khảo.....................................................................................................................30
Một số kí hiệu trong tài liệu
LG
Pttt
MTBT
TN THPT
THCN
Lời giải
Phương trình tiếp tuyến
- Chúng ta áp dụng các phương pháp phù hợp để bồi dưỡng HS và để HS tự bồi
dưỡng nhằm nâng cao năng lực giải quyết vấn đề.
2
- Chúng ta đã và đang đổi mới GD, khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn năng
lực tự học cho HS, từng bước áp dụng các phương pháp tiên tiến vào dạy học;
- Trước hết cần truyền đạt được các kỹ năng cơ bản, kiến thức tổng quan, tác động
tới tư tưởng tình cảm nhằm đem lại cảm hứng học tập cho HS.
2. Cơ sở thực tiễn
- “ Đồ thị hàm số và bài toán liên quan” là bài toán chủ đạo trong các kỳ thi TN
THPT, ĐH – CĐ, THCN.
- Đây là bài toán rất cơ bản của chương trình Giải tích 12, vậy nhưng HS còn chưa
nắm vững, vì các lí do như: Trên lớp không đủ thời gian, chưa có sự tổng hợp,
hoặc do “ngại” không dám hỏi thầy cô giáo ngay cả những điều đơn giản,…
- Bằng thực tế giảng dạy ở trường THPT Nguyễn Thị Giang, tôi mạnh dạn viết
chuyên đề này, đồng thời đưa ra một số ý kiến cá nhân nhằm giúp HS trường tôi
(hoặc tương đương) có thể tự học thi ĐH – CĐ hiệu quả nhất.
- Đề tài được chia làm 2 phần chính: Phần 1: KSHS; Phần 2: Một số bài toán liên
quan.
3. Mục đích
- Khắc phục tối đa những sai lầm của HS khi làm bài toán “Đồ thị hàm số và bài
toán liên quan”.
- Giúp HS cảm thấy tự tin hơn khi gặp bài toán “Đồ thị hàm số và bài toán liên
quan”.
- Cùng đồng nghiệp tìm ra phương pháp dạy học phù hợp nhất với mọi đối tượng
HS, giúp HS có hứng thú hơn với bộ môn.
4. Thời gian – Địa điểm
- Đề tài được thực hiện tại trường THPT Nguyễn Thị Giang, năm học 2011 –
2012 , 2012 – 2013 trên cơ sở các tiết dạy thuộc Chương 1 của Giải tích 12.
+) Chiều biến thiên:
lim y = −∞, xlim
y = +∞.
x →+∞
→−∞
y ' = −3x 2 + 6 x = −3x( x − 2) ⇒ y ' = 0 ⇔ x = 0 ∨ x = 2.
BBT:
x
−∞
−
y'
y
+∞
2
0
0
+
0
−
cực đại và điểm cực tiểu làm tâm đối xứng, như ví dụ trên là điểm I (1;2).
Ví dụ 2 Cho hàm số y =
cho.
Nhận xét:
1 3 3 2
x − x + 5. Khảo sát và vẽ đồ thị (C) của hàm số đã
4
2
3
2
+) Phần vẽ đồ thị hàm y = ax + bx + cx + d , a ≠ 0 để cho dễ, ta sẽ chọn cho
x = 0 ⇒ y = d ; Sau đó chọn y = d ⇒ ax 3 + bx 3 + cx = 0 thì đa số HS làm được
3
2
(theo lối mòn thường cho y = 0 ⇒ ax + bx + cx + d = 0, d ≠ 0? ).
4
2
2. Hàm trùng phương y = ax + bx + c, a ≠ 0
Các bước khảo sát tương tự như hàm bậc ba, tuy nhiên cần chú ý tới tính đối xứng
của đồ thị hàm trùng phương, là hàm chẵn, nên đồ thị đối xứng qua trục tung.
4
2
Ví dụ 3. Khảo sát, vẽ đồ thị của hàm số y = f ( x ) = x − 4 x + 3 (C).
LG:
+) TXĐ ¡
+) Chiều biến thiên
lim y = +∞, xlim
-1
O
1
2
-1
ax + b
( c ≠ 0, ad ≠ bc )
cx + d
Các bước khảo sát hàm số:
3. Hàm y =
−d
+) Tập xác định ¡ \ .
c
+) Chiều biến thiên:
a
a
lim
y
=
⇒
y
=
là đường tiệm cận ngang (song song với trục hoành).
x →±∞
+) Đồ thị
Chọn điểm đặc biệt: x = 0 ⇒ y = b / d ; y = 0 ⇒ x = −b / a.
Vẽ đường tiệm cận (càng sát trục tọa độ, đồ thị càng dễ vẽ).
d a
Vẽ đồ thị (chú ý là đồ thị không cắt các tiệm cận, nhận I (− ; ) - là giao của hai
c c
đường tiệm cận, làm tâm đối xứng).
1− x
.
Ví dụ 4. Khảo sát và vẽ đồ thị của hàm số y =
x+2
−x +1
.
LG: Để tránh nhầm lẫn, ta viết lại hàm y =
x+2
6
+) TXĐ: D = ¡ \ { −2} .
+) Chiều biến thiên:
lim y = −1 ⇒ y = −1 là đường tiệm cận ngang.
x →±∞
lim y = +∞, lim y = −∞ ⇒ x = −2 là tiệm cận đứng.
x →( −2 )
x →( −2 )
y' =
+
Hàm số nghịch biến trên các khoảng ( −∞; −2 ) , ( −2; +∞ ) .
+) Đồ thị
x = 0 ⇒ y = 1 / 2; y = 0 ⇒ x = 1.
y
3
2
1
x
-6
-5
-4
-3
-2
O
-1
1
2
-1
a) Khảo sát và vẽ đồ thị (C) của hàm số đã cho.
b) Dựa vào đồ thị (C) hãy biện luận số nghiệm của phương trình
− x 3 + 3x 2 − m = 0 ( m là tham số).
LG:
b) Phương trình đã cho viết lại là − x 3 + 3x 2 = m
(1)
Vế trái của (1) là hàm số có đồ thị vừa vẽ ở phần a), vế phải là đường thẳng nằm
ngang (song song với trục hoành) y = m.
Số nghiệm của phương trình (1) là số giao điểm của đồ thị (C) và đường y = m.
Vậy dựa vào đồ thị (C) ta có kết quả biện luận như sau:
m < 0 : Phương trình (1) có 1 nghiệm;
m = 0 : Phương trình (1) có 2 nghiệm;
0 < m < 4 : Phương trình (1) có 3 nghiệm;
m = 4 : Phương trình (1) có 2 nghiệm;
m > 4 : Phương trình (1) có 1 nghiệm.
Nhận xét:
+) Trong tài liệu này chúng ta xét các hàm số có cực trị, do đó việc biện luận số
nghiệm của phương trình f ( x) = g (m) , theo tham số m (với g ( m) là đường thẳng
nằm ngang, f ( x) là hàm khảo sát và vẽ đồ thị) thường chia làm 5 trường hợp:
g ( m) < f CT , g (m) = f CT , f CT < g (m) < f CD , g (m) = f CD , g ( m) > f CD tương ứng là các
trường hợp phương trình có 1, 2, 3, 2, 1 nghiệm (cố nhiên phải tìm ra m ).
1
3
Ví dụ 1.2 Cho hàm số y = x 3 − x 2 + 5.
4
2
a) Kháo sát và vẽ đồ thị (C) của hàm số đã cho.
b) Tìm các giá trị của tham số m để phương trình sau có 3 nghiệm thực phân biệt:
Mặt khác, y = − x + 3 x là hàm số chẵn, đồ thị nhận trục tung làm trục đối xứng
nên ta co cách vẽ sau:
3
Đồ thị của hàm y = − x + 3 x gồm: phần bên phải trục tung của đồ thị (C) và
phần đối xứng của nó qua trục tung. Dưới đây là hình vẽ:
3
2
Ví dụ 1.5 Cho hàm y = x − 3kx − 6kx, k là tham số.
1
a) Kháo sát, vẽ hàm trên với k = .
4
3
b) Biện luận theo a số nghiệm của phương trình 4 x − 3x 2 − 6 x − 4a = 0.
HD
b) Kết quả biện luận như sau:
5
5
a < − : Phương trình vô nghiệm; a = − : Phương trình có 2 nghiệm;
4
4
5
− < a < 0 : Phương trình có 4 nghiệm; a = 0 : Phương trình có 3 nghiệm;
4
a > 0 : Phương trình có 2 nghiệm.
3
2
− f ( x), f ( x) < 0
Từ đó có cách vẽ đồ thị y = f ( x) như sau: Giữ lại phần phía trên trục hoành (tính
từ trục hoành), lấy đối xứng phần phía dưới qua trục hoành. Hình vẽ:
4
2
Ví dụ 1.8 Cho hàm số y = f ( x ) = x − 4 x + 3 có đồ thị (C).
a) Khảo sát, vẽ (C).
b) Tìm giá trị của tham số m để phương trình sau có 8 nghiệm phân biệt:
x 4 − 4 x 2 + 3 + 2m − 1 = 0.
LG:
f ( x), f ( x) ≥ 0
b) Ta có y = f ( x) =
− f ( x), f ( x) < 0
Từ đó có cách vẽ đồ thị y = f ( x) như sau: Giữ lại phần phía trên trục tung (tính từ
trục hoành), lấy đối xứng phần phía dưới qua trục hoành. Hình vẽ:
y
3
2
1
x
-2
− 2
-1
1
b < : phương trình có 0 nghiệm; b = : phương trình có 2 nghiệm;
2
2
1
< b < 1: phương trình có 4 nghiệm; b = 1: phương trình có 3 nghiệm;
2
b > 1: phương trình có 2 nghiệm.
4
2
Ví dụ 1.10 Cho hàm số y = 2 x − 4 x cố đồ thị (C).
a) Khảo sát, vẽ (C).
b) Tìm giá trị của tham số m để phương trình sau có sáu nghiệm phân biệt
x 2 x 2 − 2 = m.
HD
b) 0 < m < 1.
y
6
5
4
25/6
3
2
7/6
1
x
HD
9
b) 0 < m < .
2
2. Bài toán cực trị và sự tương giao của hai đồ thị hàm số
2
Ví dụ 2.1 Cho hàm số y = ( x + 1)( x + 2mx + m + 2), m là tham số.
a) Khảo sát, vẽ đồ thị của ham số trên với m = −1.
b) Tìm giá trị của tham số m để đồ thị của hàm đã cho cắt trục hoành tại 3
điểm phân biệt.
HD
11
b) Hoành độ giao điểm của đường cong đã cho và trục hoành ( y = 0) là nghiệm
của phương trình
x +1 = 0
( x + 1)( x 2 + 2mx + m + 2) = 0 ⇔ 2
(1)
x + 2mx + m + 2 = 0
Như thế, yêu cầu bài toán ⇔ phương trình (1) có 2 nghiệm phân biệt khác – 1
∆ ' = m2 − m − 2 > 0
⇔ m < −1;2 < m < 3; m > 3.
Hay
−
m
+
3
≠
0
3
Nhận xét:
+) Theo viet nếu phương trình bậc 2 có 2 nghiệm phân
S = x1 + x2 , P = x1 x2 từ đó theo ycbt ta có hệ điều kiện trên.
biệt x1 , x2
thì đặt
+) Nếu bài toán yêu cầu hoành độ của cực trị âm thì sao?
3
2
2
Ví dụ 2.3 Cho hàm số y = x − (2m + 1) x + ( m − 3m + 2) x + 4, m là tham số.
a) Khảo sát, vẽ đồ thị của hàm đã cho khi m = 1.
b) Tìm các giá trị của m để đồ thị của hàm số đã cho có 2 cực trị nằm về hai
phía của trục tung.
HD
b) 2 điểm cực trị nằm về hai phía của trục tung suy ra chúng phải có hoành độ trái
2
2
dấu ⇔ y ' = 0 có 2 nghiệm trái dấu ⇔ 3 x − 2(2m + 1) x + m − 3m + 2 = 0
Có 2 nghiệm trái dấu ⇔ P =
m 2 − 3m + 2
< 0 ⇔ 1 < m < 2.
3
3
2
1
1
−4m −1
1.1 + ( −4m −1)
= −4m
7 m +1
−3m −1
1( −4m) + 7 m +1
1(3m +1) + ( −3m −1)
= 3m +1
=0 =r
Dòng đầu ghi hệ số của phương trình bậc 3 theo thứ tự lũy thừa giảm dần.
Dòng thứ 2 (trừ ô đầu là nghiệm nhẩm được) ghi hệ số tam thức bậc 2 (lũy thừa
giảm) và cách tính các hệ số đó.
Phép chia hết nên dư r = 0.
3
Ví dụ 2.5 Cho hàm số y = x − 3x + 2 có đồ thị (C).
a) Khảo sát, vẽ (C).
b) Gọi (d) là đường thẳng đi qua M (3;20) , hệ số góc m . Tìm m để (d) cắt (C)
b) Chứng minh rằng mọi đường thẳng (d) đi qua I (1;2) , hệ số góc k > −3 đều
cắt (C) tại 3 điểm phân biệt I , A, B và I là trung điểm của A, B .
HD
3
2
b) Phương trình hoành độ giao điểm x − 3x + 4 = k ( x − 1) + 2
x =1
⇔ ( x − 1)( x 2 − 2 x − k − 2) = 0 ⇔ 2
(1)
x − 2x − k − 2 = 0
Để ý rằng x = 1 là hoành độ điểm I . Do k > −3 nên (1) luôn có 2 nghiệm phân
biệt và x = 1 không phải là nghiệm của (1).
Suy ra (d) luôn cắt (C) tại 3 điểm phân biệt I , A( x1; y1 ), B ( x2 ; y2 ); x1 , x2 là nghiệm
của (1) và y1 = k ( x1 − 1) + 2, y2 = k ( x2 − 1) + 2.
Ta có x1 + x2 = 2 = 2 xI ; y1 + y2 = 4 = 2 yI nên I là trung điểm của A, B .
1 3
2
2
Ví dụ 2.7 Cho y = x − mx − x + m + , m là tham số.
3
3
a) Khảo sát, vẽ đồ thị của hàm số trên khi m = 0.
b) Tìm giá trị của m để đồ thị của hàm đã cho cắt trục hoành tại 3 điểm phân
2
2
2
biệt có hoành độ x1 , x2 , x3 thỏa: x1 + x2 + x3 > 15.
HD
b) Phương trình hoành độ giao điểm:
x =1
14
1
b) − < m < 1, m ≠ 0.
4
Ví dụ 2.9 Cho hàm số y = 2 x3 + 3(m − 1) x 2 + 6m(1 − 2m) x (Cm). Tìm m để đồ thị
của hàm số (Cm) có điểm cực đại, cực tiểu và các điểm cực đại, cực tiểu nằm trên
đường thẳng có phương trình (d ) : y = −4 x.
LG: TXĐ: ¡
y ' = 6 x 2 + 6(m − 1) x + 6m(1 − 2m) ;
+) Hàm số có cực đại, cực tiểu khi và chỉ khi phương trình y ' = 0 có hai nghiệm
phân biệt
⇔ 6 x 2 + 6(m − 1) x + 6m(1 − 2m) = 0 có hai nghiệm phân biệt
⇔ x 2 + (m − 1) x + m(1 − 2m) = 0 có hai nghiệm phân biệt
1
⇔ ∆ = (3m − 1) 2 > 0 ⇔ m ≠ .
3
+) Ta có y = y '( x ).(2 x + m − 1) − (3m − 1) 2 x + m(m − 1)(1 − 2m)
Gọi hai điểm cực trị là: A( x1; y1 ), B ( x2 ; y2 ) thì có
y1 = −(3m − 1) 2 x1 + m(m − 1)(1 − 2m)
y2 = −(3m − 1) 2 x2 + m(m − 1)(1 − 2m)
Suy ra đường thẳng đi qua cực đại, cực tiểu là:
y = −(3m − 1) 2 x + m(m − 1)(1 − 2m)
−(3m − 1) 2 = −4
⇔ m = 1 (thỏa mãn).
+) Ycbt ⇔
m(m − 1)(1 − 2m) = 0
Vậy m = 1.
Nhận xét: Lời giải trên dựa vào việc chứng minh mệnh đề sau đây
cực đại, cực tiểu của hàm số đã cho vuông góc với đường thẳng có phương trình
(d ) : y = 3 x − 7.
3 10
.
2
Ví dụ 2.11 Tìm m để hàm số y = x3 − 3x 2 + m2 x + m có điểm cực đại, điểm cực
tiểu đối xứng qua đường thẳng x − 2 y − 5 = 0.
HD: m = 0.
4
2
Ví dụ 2.12 Cho hàm y = x − 2mx + 2m có đồ thị (C).
HD: m = ±
1
a) Khảo sát, vẽ (C) khi m = .
2
b) Tìm giá trị của tham số m để (C) có 3 điểm cực trị.
HD
b) Hoành độ các điểm cực trị là nghiệm của phương trình y ' = 0 .
Ycbt ⇔ 4 x 3 − 4mx = 0 có 3 nghiệm phân biệt
⇔ 4 x( x 2 − m) = 0 có 3 nghiệm phân biệt
⇔ x 2 − m = 0 có 2 nghiệm phân biệt khác 0
⇔ m > 0.
4
2
2
Ví dụ 2.13 Cho hàm số y = mx + (m − 9) x + 10 có đồ thị (C).
a) Khảo sát, vẽ (C) khi m = 1.
b) Tìm giá trị của tham số m để (C) có 3 điểm cực trị.
2
2 x + 1 = (2 x − 1)( x + 2) 2 x + x − 3 = 0 x = − 2
3 1
Các giao điểm là A(1;3), B( − ; ).
2 2
x+2
Ví dụ 2.15 Cho hàm số y =
có đồ thị (C).
x −3
a) Khảo sát, vẽ (C).
b) Tìm điểm M thuộc (C) sao cho khoảng cách từ M tới tiệm cận đứng bằng
khoảng cách từ M tới tiệm cận ngang.
HD
b) TCĐ x − 3 = 0 , TCN y − 1 = 0.
M ∈ (C ) ⇒ M ( x0 ;
ycbt ⇔ x0 − 3 =
x0 + 2
),( x0 ≠ 3).
x0 − 3
x0 + 2
5
− 1 ⇔ x0 − 3 =
⇔ x0 = 3 ± 5.
x0 − 3
x0 − 3
Từ đó tìm được M .
Nhận xét:
x1 + x2 =
m−4
1− m
, x1 x2 =
, y1 − y2 = 2( x2 − x1 ).
2
2
d (O, AB ) = d (O, d ) =
m
5
; AB =
( x2 − x1 ) + ( y2 − y1 ) =
2
2
5(m 2 + 8)
2
m m2 + 8
1
SOAB = .d ( O, AB ) . AB =
= 3 ⇔ m = ±2.
2
4
Chứng minh: Gọi x1 , x2 , x3 thứ tự là hoành độ giao điểm của đồ thị hàm số với Ox
thì x1 , x2 , x3 thứ tự lập thành cấp số cộng ⇒ x1 + x3 = 2 x2 (1)
18
Mặt khác x1 , x2 , x3 là 3 nghiệm của phương trình hoành độ giao điểm:
ax3 + bx 2 + cx + d = 0
Áp dụng ĐL viet cho phương trình bậc 3 ta có x1 + x2 + x3 =
−b
a
(2)
−b
là ĐPCM!
3a
Tuy nhiên mệnh đề trên chỉ là điều kiện cần, do đó, việc kiểm tra lại các giá trị của
tham số vừa tìm được và kết luận các giá trị đó là cần thiết.
Các em HS luyện tập bài tập sau
Ví dụ 3.2 Cho y = 3x3 − 3x 2 − 9 x + m(Cm) . Tìm m để (Cm) cắt trục hoành tại 3
điểm có hoành độ theo thứ tự lập thành cấp số cộng.
HD: m = 11.
Ví dụ 3.3 Cho hàm số y = x3 − (3m + 1) x 2 + (5m + 4) x − 8 (Cm). Tìm m để (Cm)
cắt trục hoành tại 3 điểm có hoành độ theo thứ tự lập thành cấp số nhân.
LG: Gọi x1 , x2 , x3 thứ tự là hoành độ giao điểm của (Cm) với Ox thì x1 , x2 , x3 thứ
tự lập thành cấp số nhân ⇒ x1.x3 = x22 (1)
Thay (1) vào (2): x2 =
Mặt khác x1 , x2 , x3 là 3 nghiệm của phương trình hoành độ giao điểm:
a
(2)
−d
−d
⇔ x2 = 3
. là ĐPCM!
a
a
Tuy nhiên mệnh đề trên chỉ là điều kiện cần, do đó, việc kiểm tra lại các giá trị của
tham số vừa tìm được và kết luận các giá trị đó là cần thiết.
Ví dụ 3.4 Cho hàm số y = x 4 − 2(m + 1) x 2 + 2m + 1 (Cm). Tìm m để đồ thị của
hàm số đã cho cắt trục Ox tại 4 điểm phân biệt có hoành độ theo thứ tự lập thành
cấp số cộng.
LG: Gọi x1 , x2 , x3 , x4 lần lượt là hoành độ các giao điểm của đồ thị hàm số với trục
hoành, thì x1 , x2 , x3 , x4 là 4 nghiệm phân biệt của phương trình hoành độ giao điểm:
x 4 − 2(m + 1) x 2 + 2m + 1 = 0
(1)
Đặt t = x 2 ≥ 0;(1) ⇔ t 2 − 2(m + 1)t + 2m + 1 = 0 (2)
(1) có 4 nghiệm phân biệt khi và chỉ khi (2) có 2 nghiệm dương phân biệt
∆ ' = (m + 1) − 2m − 1 > 0 m2 > 0
1
⇔ S = t1 + t2 = 2(m + 1) > 0 ⇔ m > −1 ⇔ − < m ≠ 0. (0 < t1 < t2 )
2
P = t t = 2m + 1 > 0
1
m = 4
Thay (1) vào (2): 9m − 32m − 16 = 0 ⇔
4 (thỏa mãn)
m = −
9
2
4
Vậy hai giá trị cần tìm: m = 4 ∨ m = − .
9
Nhận xét: Chúng ta đi chứng minh mệnh đề sau
20
Mệnh đề: Đồ thị hàm trùng phương y = ax 4 + bx 4 + c(a ≠ 0) cắt trục hoành tại 4
điểm có hoành độ theo thứ tự lập thành cấp số cộng thì điều kiện là phương trình
2
trung gian ( at + bt + c = 0 ) có 2 nghiệm dương phân biệt và nghiệm lớn bằng 9
lần nghiệm nhỏ.
Chứng minh: Gọi x1 , x2 , x3 , x4 lần lượt là hoành độ các giao điểm của đồ thị hàm
số với trục hoành, thì x1 , x2 , x3 , x4 là 4 nghiệm phân biệt của phương trình hoành
(1)
độ giao điểm: ax 4 − bx 2 + c = 0
Đặt t = x 2 ≥ 0;(1) ⇔ at 2 − bt + c = 0 (2)
(1) có 4 nghiệm phân biệt khi và chỉ khi (2) có 2 nghiệm dương phân biệt
(giả sử 0 < t1 < t2 )
x = ± t1
x 2 = t1
thay vào (1).
21
+) Viết pttt của đồ thị hàm y = f ( x ) tại điểm y = y0 , thì tính x0 từ phương trình
y0 = f ( x ) ,tính f '( x0 ) rồi thay vào (1).
+) Viết pttt của đồ thị hàm y = f ( x ) tại giao điểm của đồ thị và trục tung, ta cho
x0 = 0 ,tính y0 = f ( x0 ), f '( x0 ) rồi thay vao (1).
+) Viết pttt của đồ thị hàm y = f ( x ) tại giao điểm của đồ thị và trục hoành, ta cho
y0 = 0 ,tính x0 từ phương trình y0 = f ( x ) ,tính f '( x0 ) rồi thay vào (1).
3
2
Ví dụ 4.1.1 Viết pttt của đồ thị hàm y = f ( x ) = x − 3 x + 1 tại điểm A(1; −1) .
LG: Ta đã có x0 = 1, y0 = −1 .
y ' = f '( x) = 3x 2 − 6 x ⇒ f '( x0 ) = f '(1) = 3.12 − 6.1 = −3.
Pttt là y = −3( x − 1) + (−1) ⇔ y = −3 x + 2.
4
2
Ví dụ 4.1.2 Viết pttt của đồ thị hàm y = f ( x ) = x − 2 x tại điểm có tung độ
y0 = 3.
4
2
LG: Tìm x0 từ phương trình x0 − 2 x0 = 3 ta được x0 = ± 3
(
)
3
1
1
1
Vậy pttt y = ( x − 1) + 0 ⇔ y = x − .
5
5
5
1
9
b) HS làm, pttt là y = x + .
5
5
4.2 Phương trình tiếp tuyến biết hệ số góc
Bài toán: Viết pttt của đồ thị hàm số y = f ( x ) biết tiếp tuyến có hệ số góc là k .
Phương pháp: Gọi M ( x0 ; y0 ) là tiếp điểm.
Phương trình tiếp tuyến tại M ( x0 ; y0 ) là: y = f '( x0 ).( x − x0 ) + y0
22
Hay y = f '( x0 ).( x − x0 ) + f ( x0 )
(1)
Do tiếp tuyến có hệ số góc là k nên ta tìm được x0 từ: f '( x0 ) = k , và pttt (1) là viết
được.
Chú ý: Cho hai đường thẳng (d1 ) : y = a1 x + b1 ;(d 2 ) : y = a2 x + b2
a1 , a2 thứ tự là hệ số góc của hai đường thẳng đó
a = a2
(d1 ) || (d 2 ) ⇔ 1
Phương trình tiếp tuyến tại M ( x0 ; y0 ) là: y = f '( x0 ).( x − x0 ) + y0
Hay y =
−1
2 x0 − 1
2 .( x − x0 ) +
x0 − 1
( x0 − 1)
(1)
1
3
2
x
−
1
=
x
=
(
)
0
0
−1
1
Ví dụ 4.2.2 Viết pttt của đồ thị hàm số y = f ( x ) = x (2 − x ) biết tiếp tuyến song
song với đường thẳng (d ) : 24 x − y + 2012 = 0.
LG: Viết lại (d ) : y = 24 x + 2012, hsg k = 24.
f ( x) = − x 4 + 2 x 2 ⇒ f '( x ) = −4 x 3 + 4 x. .
4
2
3
Gọi M ( x0 ; y0 ) là tiếp điểm, y0 = f ( x0 ) = − x0 + 2 x0 ; f '( x0 ) = −4 x0 + 4 x0 .
Phương trình tiếp tuyến tại M ( x0 ; y0 ) là: y = f '( x0 ).( x − x0 ) + y0
3
4
2
Hay y = ( −4 x0 + 4 x0 ) .( x − x0 ) + ( − x0 + 2 x0 )
(1)
23
Do tiếp tuyến song song với (d ) : y = 24 x + 2012, hsg k = 24 nên
−4 x03 + 4 x0 = 24 ⇔ − x03 + x0 − 6 = 0 ⇔ ( x0 + 2 ) ( − x02 + 2 x0 − 3) = 0 ⇔ x0 = −2.
Pttt (1) là y = 24 x + 40.
3
2
Ví dụ 4.2.3 Viết pttt của đồ thị hàm số y = f ( x ) = x − 3 x + 3x biết tiếp tuyến
song song với đường thẳng (d ) : y = 3 x.
HD: Làm như trên, tìm được hai đường thẳng y = 3x; y = 3x − 4 nhưng do y = 3x
trùng với (d ) nên bị loại. Vậy pttt cần tìm là y = 3x − 4.
Phương trình tiếp tuyến tại M ( x0 ; y0 ) là: y = f '( x0 ).( x − x0 ) + y0
Hay y =
−1
−2 x0 + 3
2 .( x − x0 ) +
x0 − 1
( x0 − 1)
(1)
Do tiếp tuyến vuông góc với (d ) nên
f '( x0 ).1 =
x0 − 1 = 1
x0 = 2
−1
2
.1
=
−
1
⇔
1
=
x
−
1
⇔
tuyến đi qua điểm A(−1;2).
LG:
Gọi (d ) là đường thẳng đi qua A(−1;2) và có hệ số góc k
Phương trình (d ) : y = k ( x + 1) + 2.
(d ) là tiếp tuyến của (C) khi và chỉ khi hệ sau có nghiệm
x 3 − 3x 2 + 2 = k ( x + 1) + 2
2
3 x − 6 x = k
(1)
(2)
Thay (2) vào (1) ta được: x 3 − 3x 2 + 2 = (3x 2 − 6 x)( x + 1) + 2 ⇔ x = 0, x = ± 3.
Với x = 0 , từ (2) ⇒ k = 0 ⇒ (d ) : y = 2.
(
)
Với x = 3 , từ (2) ⇒ k = 27 − 6 3 ⇒ (d ) : y = 27 − 6 3 ( x + 1) + 2.
(
)
Với x = − 3 , từ (2) ⇒ k = 27 + 6 3 ⇒ (d ) : y = 27 + 6 3 ( x + 1) + 2.
Vậy có 3 pttt thỏa mãn đề bài.
Nhận xét:
+) Điểm mà tiếp tuyến đi qua có thể nằm trên đồ thị hàm số, có thể không (trường