Tra cứu nhanh phương pháp giải một số dạng toán thường gặp
Chuyên đề 1: Khảo sát hàm số & các bài toán liên quan
CHUYÊN ĐỀ
KHẢO SÁT HÀM SỐ
VÀ CÁC BÀI TOÁN LIÊN QUAN
1
CHỦ ĐỀ 1: SỰ ĐỒNG BIẾN NGHỊCH BIẾN CỦA HÀM SỐ
1. Xét tính đơn điệu của hàm số
Tìm tập xác định của hàm số
Tính y f x và xét dấu y . Tìm các điểm xi i 1, 2,, n mà tại đó đạo hàm
bằng 0 hoặc không xác định.
Lập bảng biến thiên (nếu cần thiết)
Chú ý:
Hàm số y f x gọi là đồng biến (tăng) trên khoảng a; b nếu
x1 , x2 a; b : x1 x2 f x1 f x2
Hàm số y f x gọi là nghịch biến (giảm) trên khoảng a; b nếu
x1 , x2 a; b : x1 x2 f x1 f x2
Thông thường chúng ta không được dùng kí hiệu (hợp) để kết luận các khoảng
đơn điệu của hàm số.
2. Sự biến thiên của hàm số chứa tham số
Bài toán 1: Tìm điều kiện của tham số để hàm số đơn điệu trên K
Nếu f x 0 với mọi x K và f x 0 chỉ tại một số hữu hạn điểm x K thì
a 0
a 0
hoặc b 0.
0
c 0
Hàm số nghịch biến trên
f x 0; x
khi và chỉ khi
a 0
a 0
hoặc b 0.
0
c 0
1
/>
Kết luận về các khoảng đồng biến, nghịch biến của hàm số.
hằng số).
Kết quả 2: “Nếu hai hàm số f x và g x đơn điệu ngược chiều trên miền K thì
phương trình f x g x có tối đa một nghiệm trên K”.
Kết quả 3: “Nếu hàm số f x có đạo hàm đến cấp n trên miền K và phương
k 1
k
trình f x 0 có m nghiệm khi đó phương trình f x 0 có tối đa m 1
nghiệm trên K”.
Kết quả 4: “Nếu hàm số f x xác định trên miền K và có f x 0
hoặc f x 0 trên miền K thì f x luôn đồng biến hoặc nghịch biến trên K
nên f x 0 có tối đa một nghiệm trên K do đó phương trình f x 0 có tối
đa hai nghiệm trên K”.
Kết quả 5: “Nếu hàm số f x liên tục và đơn điệu (luôn đồng biến hoặc luôn
nghịch biến) trên miền K thì với u, v K : f u f v u v ”.
Kết quả 6: “Nếu hàm số f x đồng biến và liên tục trên tập xác định K thì với
u, v K : f u f v u v ” u, v K : f u f v u v .
Kết quả 8: “Nếu hàm số f x nghịch biến và liên tục trên tập xác định K thì
Giả sử hàm số đạt cực trị tại x0 f x0 0 *
Giải phương trình * tìm được các giá trị của tham số m.
Bước 2: Điều kiện đủ
Với từng giá trị tham số m vừa tìm được ở bước 1 thử lại xem x0 có đúng là điểm
cực trị thỏa mãn yêu cầu bài toán không?
Bước 3: Kết luận.
Chú ý: Có thể dụng các kết quả sau để thử lại (tức là dùng trong bước 2).
f x0 0
hàm số f đạt cực đại tại điểm x0 .
f x0 0
f x0 0
hàm số f đạt cực tiểu tại điểm x0 .
f x0 0
Ví dụ: Hàm số y x4 đạt cực tiểu tại x 0 nhưng f 0 0 chứ không phải là f 0 0.
Do đó, khi chứng minh được rằng f x0 0 thì ta mới sử dụng kết quả:
f x0 0
f x0 0
Hàm số f đạt cực đại (cực tiểu) tại điểm x0
f x0 0
f x0 0
.
phương trình y 0 có hai nghiệm phân biệ
A 3a 0
a 0
2
m D1 .
2
2
B
4
AC
4
b
12
ac
0
b
3
ac
0
Hàm số có hai điểm cực trị.
Điều kiện để hàm số có cực trị cùng dấu, trái dấu.
Hàm số có 2 cực trị trái dấu
phương trình y 0 có hai nghiệm phân biệt trái dấu
A.C 3ac 0 ac 0.
Hàm số có hai cực trị cùng dấu
phương trình y 0 có hai nghiệm phân biệt cùng dấu
y 0
C
P x1 .x2 0
A
4
Tra cứu nhanh phương pháp giải một số dạng toán thường gặp
Chuyên đề 1: Khảo sát hàm số & các bài toán liên quan
Hàm số có hai cực trị cùng dấu dương
phương trình y 0 có hai nghiệm dương phân biệt
y 0
B
x1 x2
Tìm điều kiện để hàm số có hai cực trị x1 , x2 thỏa mãn:
x1 x2
x1 x2
Hai cực trị x1 , x2 thỏa mãn x1 x2
x1 x2 0 x1 .x2 x1 x2 2 0
Hai cực trị x1 , x2 thỏa mãn x1 x2
x1 .x2 x1 x2 2 0
x1 x2 0
x1 x2 2
x1 x2 2
Hai cực trị x1 , x2 thỏa mãn x1 x2
x1 .x2 x1 x2 2 0
x1 x2 0
y .y 0
phương trình y 0 có hai nghiệm phân biệt và CĐ CT
yCĐ yCT 0
Các điểm cực trị của đồ thị nằm cùng về phía dưới đối với trục Ox
y .y 0
.
phương trình y 0 có hai nghiệm phân biệt và CĐ CT
yCĐ yCT 0
Các điểm cực trị của đồ thị nằm về 2 phía đối với trục Ox
phương trình y 0 có hai nghiệm phân biệt và yCĐ .yCT 0
(áp dụng khi kh ng nh m được nghiệm và viết được phương tr nh đư ng th ng đi
/>
qua hai điểm cực trị của đồ thị hàm số)
Hoặc: Các điểm cực trị của đồ thị nằm về 2 phía đối với trục Ox
đồ thị cắt trục Ox tại 3 điểm phân biệt
phương trình hoành độ giao điểm f x 0 có 3 nghiệm phân biệt
(áp dụng khi nh m được nghiệm)
Bài toán 3: Phương trình đường thẳng qua các điểm cực trị
Bài toán: Lập phương trình đường thẳng đi qua hai điểm cực trị của đồ thị hàm số
y ax3 bx2 cx d.
Phƣơng pháp giải:
Bước 1: Tìm điều kiện để đồ thị hàm số đã cho có hai điểm cực trị:
a 0
Đồ thị hàm số đã cho có hai điểm cực trị 2
.
Cách 3: Sử dụng kết quả (do thầy Hoàng Trọng Tấn phát triển):
“Phương tr nh đư ng th ng đi qua hai điểm cực trị của đồ thị hàm số
y
.
y
y.y
1
y ax3 bx2 cx d là: g x 9ay
”
y
9a
2
18a
M
N
Ta sẽ tìm M và N bằng thuật toán truy hồi như sau:
6
Tra cứu nhanh phương pháp giải một số dạng toán thường gặp
Chú ý: Dựa trên cách 4 vừa trình bày ở trên, ta có thể sử dụng máy tỉnh bỏ túi để tìm
nhanh phương trình đường thẳng đi qua hai điểm cực trị của đồ thị hàm số như sau:
Bước 1: ấm w 2 để chuyển chế độ máy tính sang môi trường số phức.
y
f x , m . f x , m
y.y
hoặc f x , m
(nếu hàm số có chứa tham số)
3 y
3 f x , m
Bước 3: ấm = để lưu biểu thức.
Bước 4: ấm r với x i (đơn vị số phức, để làm xuất hiện i , ta bấm b)
Bước 5: Nhận kết quả dạng Mi N phương trình cần tìm: y Mx N.
Nếu hàm số có chứa tham số m th ta phải tiến hành phiên dịch kết quả số thành biểu thức chứa m
(cụ thể bạn đọc có thể theo dõi các ví dụ được tr nh bày ngay sau đây).
Loại 2: Cực trị hàm trùng phƣơng y ax4 bx2 c ,
a 0
Bài toán 1: Tìm điều kiện về số cực trị của hàm số
Xét hàm số: y ax4 bx2 c ,
a 0
x 0
Ta có: y 4ax 2bx 2x 2ax b . Do đó: y 0 2
Hàm số có đúng một cực trị và cực trị là cực đại
.
b 0
a 0
Hàm số có hai cực tiểu và một cực đại
.
b 0
a 0
Hàm số có một cực tiểu và hai cực đại
.
b
0
Bài toán 2: Một số bài toán liên quan đến tính chất của các điểm cực trị đồ thị hàm trùng
phương.
Th ng thư ng chúng ta hay gặp dạng câu hỏi: T m m để đồ thị hàm số có ba điểm cực trị tạo
/>
thành tam giác đều, tam giác vu ng cân...
Bước 1: Tìm điều kiện để hàm số có ba cực trị .
Bước 2: Toạ độ 3 điểm cực trị là:
b
b2 4ac
b
b2 4ac
A 0; c Oy , B ;
,
AB.AC 0
nên ta có: 2
2
2
BC AB AC
Nếu tam giác ABC đều chỉ cần AB = BC .
MỘT SỐ CÔNG THỨC GIẢI NHANH
Dữ kiện
Góc bất kì
Tam giác vuông cân
Tam giác đều
Công thức giải nhanh
b 3
cot 2
2 8a
3
b 8a
b3 24a
5
Diện tích tam giác
án kính đường tròn nội tiếp
án kính đường tròn ngoại tiếp
b
b
S
2
b2
r
b3
41 1
8
b3 8
R
8b
Tra cứu nhanh phương pháp giải một số dạng toán thường gặp
Chuyên đề 1: Khảo sát hàm số & các bài toán liên quan
CHỦ ĐỀ 3: GIÁ TRỊ LỚN NHẤT, GIÁ TRỊ NHỎ NHẤT CỦA HÀM SỐ
1. Tìm GTLN, GTNN của hàm số bằng phƣơng pháp khảo sát trực tiếp
Để tìm giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất của hàm số y f x trên D , ta làm như sau:
a ,b
a ,b
Chú ý:
min f x f a
a ;b
Nếu y f x đồng biến trên a; b thì
.
f x f b
max
a ;b
min f ( x) f b
a ;b
.
Nếu y f x nghịch biến trên a; b thì
max
f
(
x
)
f
a
a ;b
Hàm số liên tục trên một khoảng có thể không có giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất
Bước 2: Khảo sát sự biến thiên của hàm số f x trên D.
/>
Bước 3: Dựa vào bảng biến thiên để xác định giá trị tham số A m sao cho đường
thẳng y A m nằm ngang cắt đồ thị hàm số y f x .
Bước 4: Kết luận giá trị của A m để phương trình f x A m có nghiệm trên D.
Chú ý:
Nếu hàm số y f x có giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất trên D thì phương trình
f x A m min f x A m max f x .
D
D
Nếu bài toán yêu cầu tìm tham số để phương trình có k nghiệm phân biệt, ta chỉ
cần dựa vào bảng biến thiên để xác định sao cho đường thẳng y A m nằm
ngang cắt đồ thị hàm số y f x tại k điểm phân biệt.
Bài toán 2: Tìm m để bất phương trình
F x; m 0; F x; m 0
F x; m 0; F x; m 0
có nghiệm trên D?
Bước 1: Cô lập tham số m và đưa về dạng A m f x hoặc A m f x hoặc
A m f x hoặc A m f x .
Bước 2: Khảo sát sự biến thiên của hàm số f x trên D.
Bước 3: Dựa vào bảng biến thiên xác định các giá trị của tham số m .
Chú ý: Nếu hàm số y f x có giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất trên D th
Chuyên đề 1: Khảo sát hàm số & các bài toán liên quan
CHỦ ĐỀ 4: ĐƢỜNG TIỆM CẬN CỦA ĐỒ THỊ HÀM SỐ
Cho hàm số y f x xác định trên một khoảng vô hạn (là khoảng dạng
a; , ; b hoặc ; ). Đường thẳng
y y0 được gọi là đƣờng tiệm cận ngang
(gọi tắt là tiệm cận ngang) của đồ thị hàm số y f x nếu ít nhất một trong các điều kiện
sau được thỏa mãn:
lim f x y0 ; lim f x y0
x
x
Chú ý:
Nếu lim f x lim f x l , ta viết chung là lim f x l.
x
x
Hàm số có TXĐ không có dạng
a; , ; b hoặc ; th
đồ thị kh ng có tiệm
ax b
. Khi đó: M x0 ; y0 0
.
cx0 d
cx d
d cx0 d
d M , 1 d1 x0
c
c
Khoảng cách từ M đến hai tiệm cận là:
d M , d y a ad bc
2
2
0
c
c cx0 d
Khi đó, ta có kết quả sau:
cx0 d
ad bc
ad bc
ad bc
T m trên đồ thị hàm số y
cx d
ad bc
d
PP
d1 kd2 0
k
x0 kp .
c
c(cx0 d)
c
11
/>
x
Sưu tầm & biên soạn: Cao Văn Tuấn – 0975306275
ax b
những điểm M sao cho khoảng cách từ điểm M đến I là
cx d
ngắn nhất, biết I là giao điểm hai đư ng tiệm cận.
T m trên đồ thị hàm số y
x0 xI
cx d
/>
0
Tiếp tuyến của đồ thị hàm số tại M có hệ số góc: y x0
ad bc
cx
d
0
2
.
Theo bài toán, ta phải có: y x0 .k 1 cx0 d ad bc .
2
ax b
; tiếp tuyến của đồ thị hàm số tại M cắt
cx d
hai đư ng tiệm cận tại hai điểm phân biệt A, B. Gọi I là giao điểm hai đư ng tiệm cận.
Biết rằng M là điểm thuộc đồ thị hàm số y
2 ad bc
IA
c cx0 d
ad bc
IA.IB 4
4 p.
c2
2 cx0 d
IB
c
Diện tích AIB luôn là hằng số không đổi:
1
ad bc
2 p const.
AIB vuông tại I nên SAIB .IA.IB 2
2
c2
12
Tra cứu nhanh phương pháp giải một số dạng toán thường gặp
O
x
y
1
Phương tr nh y 0
1
1
có nghiệm kép
O
x
1
O
x
y
y
1
có 3 nghiệm phân biệt.
1
1
O
x
1
O
x
y
y
Phương tr nh y 0
1
1
có 1 nghiệm.
ax2 bx c
, d 0 (SGK Nâng cao)
dx e
Phương tr nh y 0
có 2 nghiệm phân biệt
Phương tr nh y 0
v nghiệm.
Chú ý:
Hàm số chẵn trên khoảng a; b th có đồ thị đối xứng qua trục tung trên khoảng a; b .
Hàm số lẻ trên khoảng a; b th có đồ thị đối xứng qua gốc tọa độ O trên khoảng a; b .
Hàm số đồng biến trên khoảng a; b th có đồ thị là đư ng đi lên (từ trái sang phải) trên
khoảng a; b .
Hàm số nghịch biến trên khoảng a; b th có đồ thị là đư ng đi xuống(từ trái sang phải)
trên khoảng a; b .
14
Tra cứu nhanh phương pháp giải một số dạng toán thường gặp
Chuyên đề 1: Khảo sát hàm số & các bài toán liên quan
MỘT SỐ PHÉP BIẾN ĐỔI ĐỒ THỊ
Bài toán 1: Từ đồ thị C : y f x suy ra đồ thị C : y f x .
f x nÕu f x 0
.
Ta có: y f x
f x nÕu f x 0
Cách vẽ C từ C :
Giữ nguyên phần đồ thị phía trên Ox của đồ thị C : y f x .
Bỏ phần đồ thị phía dưới Ox của C , lấy đối xứng phần đồ thị bị bỏ qua Ox.
Ví dụ minh hoạ: Từ đồ thị (C) : y f x x3 x2 x 1.
C : y f x x
(C')
3
C : y f x x
2
x x 1
y
(C')
3
x2 x 1
.
v
x
f
x
nÕu
u
x
0
Cách vẽ C từ C :
15
Sưu tầm & biên soạn: Cao Văn Tuấn – 0975306275
Giữ nguyên phần đồ thị trên miền u x 0 của đồ thị C : y f x .
Bỏ phần đồ thị trên miền u x 0 của C , lấy đối xứng phần đồ thị bị bỏ qua Ox.
Ví dụ minh hoạ:
2
Đồ thị C :
/>
Đồ thị C :
Giữ nguyên C với x 2 .
Giữ nguyên C với x 1 .
ỏ C với x 1 . Lấy đối xứng phần
ỏ (C) với x 2 . Lấy đối xứng phần
đồ thị bị bỏ qua Ox.
đồ thị bị bỏ qua Ox.
(C')
y
y
thị một cách tương đối chính xác.
CHỦ ĐỀ 6: TIẾP TUYẾN CỦA ĐỒ THỊ HÀM SỐ
Ý nghĩa hình học của đạo hàm: Đạo hàm của hàm số y f x tại điểm x0 là hệ số góc
của tiếp tuyến với đồ thị C của hàm số tại điểm M x0 , y0 .
Khi đó, phương trình tiếp tuyến của C tại điểm M x0 , y0 là:
y y x0 x x0 y0
Nguyên tắc chung để lập được phương tr nh tiếp tuyến là ta phải t m được hoành độ tiếp điểm x0 .
16
Tra cứu nhanh phương pháp giải một số dạng toán thường gặp
Chuyên đề 1: Khảo sát hàm số & các bài toán liên quan
1. Tiếp tuyến tại điểm
Bài toán: Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị C : y f x tại điểm M x0 , y0 .
Phƣơng pháp giải:
Bước 1: Tính đạo hàm y f x hệ số góc tiếp tuyến k y x0 .
Bước 2: Phương trình tiếp tuyến của đồ thị tại điểm M x0 , y0 có dạng:
y y x0 x x0 y0
Chú ý:
Nếu đề cho (hoành độ tiếp điểm) x0 thì tìm y0 bằng cách thế vào hàm số ban đầu,
Nếu đề cho (tung độ tiếp điểm) y0 thì tìm x0 bằng cách giải phương trình
f x0 y0 .
Nếu đề bài yêu cầu viết phương trình tiếp tuyến tại các giao điểm của đồ thị
dx
xx x X f X , sau đó
0
bấm phím r với X x0 và bấm phím = ta được m.
Nhận xét: Sử dụng máy tính để lập phương tr nh tiếp tuyến tại điểm thực chất là rút gọn các
bước của cách 1. Sử dụng máy tính giúp ta nhanh chóng t m ra kết quả và hạn chế được sai sót
trong tính toán. Nếu học sinh nào tính nh m tốt có thể bỏ qua cách này.
2. Tiếp tuyến khi biết phƣơng
Bài toán: Cho hàm số y f x có đồ thị C . Lập phương trình tiếp tuyến của đồ thị C
với hệ số góc k cho trước.
Phƣơng pháp giải:
Bước 1: Gọi M x0 ; y0 là tiếp điểm và tính y f x .
17
/>
tức là: y0 f x0
Sưu tầm & biên soạn: Cao Văn Tuấn – 0975306275
Bước 2:
Hệ số góc tiếp tuyến là k f x0 .
Giải phương trình này tìm được x0 , thay vào hàm số được y0 .
Bước 3: Với mỗi tiếp điểm ta tìm được các tiếp tuyến tương ứng:
Bước 1: Phương trình tiếp tuyến đi qua A xA ; y A hệ số góc k có dạng:
d : y k x xA y A
*
f x k x x y
Bước 2: d là tiếp tuyến của C khi và chỉ khi hệ
f x k
A
Bước 3: Giải hệ trên tìm được x k và thế vào phương trình
phương trình tiếp tuyến cần tìm.
Cách 2:
Bước 1:
Gọi M x0 ; f x0 là tiếp điểm.
Tính hệ số góc tiếp tuyến k f x0 theo x0 .
18
A
có nghiệm.
* ,
C
2
là nghiệm của phương trình
f x g x * .
Phương trình * được gọi là phương trình hoành độ giao điểm của
C
1
và
C . Số nghiệm của phương trình * bằng số giao điểm của C và C
2
1
2
2. Sự tiếp xúc của hai đƣờng cong
Cho hai hàm số y f x và y g x có đồ thị lần lượt là C1 và C2 và có đạo hàm tại
điểm x0 .
Hai đồ thị C1 và C2 tiếp xúc với nhau tại một điểm chung M x0 ; y0 nếu tại
điểm đó chúng có chung cùng một tiếp tuyến. Khi đó điểm M được gọi là tiếp
điểm.
Hai đồ thị C1 và C2 tiếp xúc với nhau khi và chỉ khi hệ phương trình sau
f x g x
x
x2
O
(C 2 )
(C 2 )
C và C không có
1
2
điểm chung
(C1 )
C
1
và C2
cắt nhau
C
1
/>
Điều kiện đủ:
Thử các điều kiện ràng buộc về tham số hoặc giá trị của tham số để phương trình
ax3 bx2 cx d 0 có 3 nghiệm phân biệt.
T m điều kiện để đồ thị hàm số y ax3 bx2 cx d cắt trục hoành tại 3 điểm phân biệt có
hoành độ lập thành cấp số nhân.
Điều kiện cần:
Giả sử x1 , x2 , x3 là nghiệm của phương trình ax3 bx2 cx d 0.
d
Khi đó: ax3 bx2 cx d a x x1 x x2 x x3 , đồng nhất hệ số ta được x2 3 .
a
Thế x2 3
d
vào phương trình ax3 bx2 cx d 0 ta được điều kiện ràng buộc về
a
tham số hoặc giá trị của tham số.
Điều kiện đủ:
Thử các điều kiện ràng buộc về tham số hoặc giá trị của tham số để phương trình
ax3 bx2 cx d 0 có 3 nghiệm phân biệt.
20
Tra cứu nhanh phương pháp giải một số dạng toán thường gặp
Chuyên đề 1: Khảo sát hàm số & các bài toán liên quan
Kết luận: Hàm số y ax4 bx2 c cắt trục hoành tại 3 điểm phân biệt có hoành độ lập
b2 4 ac 0
b 0
thành cấp số cộng, thì điều kiện cần và đủ là: a
.
c
0
a
9 ab2 100 a 2 c
4. Một số công thức tính nhanh “ thƣờng gặp “ liên quan đến tƣơng giao giữa đƣờng
ax b
.
cx d
ax b
Giả sử d : y kx p cắt đồ thị hàm số y
tại 2 điểm phân biệt M , N.
cx d
ax b
Với kx p
cho ta phương trình có dạng: Ax2 Bx C 0 thỏa điều kiện cx d 0 ,
cx d
OM ON x1 x2 1 k 2 2kp 0.
k
5. Bài toán đặc sắc về sự tƣơng giao của tiếp tuyến đồ thị
C : y ax
3
2
1
bx2 cx d , a 0 với C
Cho đồ thị C : y ax bx cx d 0, a 0 có tiếp tuyến là
3
.
A2
y