Giải SBT Toán 12 ôn tập chương 1: Ứng dụng đạo hàm để khảo sát và vẽ đồ thị của hàm số

1 333

Toán lớp 12 - Ôn tập chương 1

VnDoc xin giới thiệu tới bạn đọc tài liệu Giải SBT Toán 12 ôn tập chương 1: Ứng dụng đạo hàm để khảo sát và vẽ đồ thị của hàm số, chắc chắn nội dung tài liệu sẽ là nguồn thông tin hữu ích để giúp các bạn học sinh đạt kết quả cao hơn trong học tập.

Giải SBT Toán 12 ôn tập chương 1

Bài 1.49 trang 36 Sách bài tập (SBT) Giải tích 12

Cho hàm số: y = 4x3 + mx (m là tham số) (1)

a) Khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị (C) của hàm số ứng với m = 1.

b) Viết phương trình tiếp tuyến của (C) song song với đường thẳng y = 13x + 1.

Hướng dẫn làm bài:

a) y = 4{x^3} + x,y' = 12{x^2} + 1 > 0,\forall x \in R

Bảng biến thiên:

Ứng dụng đạo hàm để khảo sát và vẽ đồ thị của hàm số

Đồ thị:

Ứng dụng đạo hàm để khảo sát và vẽ đồ thị của hàm số

b) Giả sử tiếp điểm cần tìm có tọa độ (x0; y0) thì f'({x_0}) = 12x_0^2 + 1 = 13 (vì tiếp tuyến song song với đường thẳng (d): y = 3x + 1). Từ đó ta có: {x_0} = \pm 1

Vậy có hai tiếp tuyến phải tìm là y = 13x \pm 8

c) Vì y’ = 12x2 + m nên : m \ge 0:y'' = - 6({m^2} + 5m)x + 12m

+) Với m \ge 0 ta có y’ > 0 (khi m = 0 ; y’ = 0 tại x = 0).

Vậy hàm số (1) luôn luôn đồng biến khi m \ge 0:y'' = - 6({m^2} + 5m)x + 12m

+) Với m < 0 thì y{\rm{ }} = {\rm{ }}0 \Leftrightarrow x = \pm \sqrt {{{ - m} \over {12}}}

Từ đó suy ra:

y’ > 0 với - \infty < x < - \sqrt {{{ - m} \over {12}}} và {{{ - m} \over {12}}} < x < + \infty

y’ < 0 với - \sqrt {{{ - m} \over {12}}} < x < \sqrt {{{ - m} \over {12}}}

Vậy hàm số (1) đồng biến trên các khoảng ( - \infty ; - \sqrt {{{ - m} \over {12}}} ),(\sqrt {{{ - m} \over {12}}} ; + \infty ) và nghịch biến trên khoảng ( - \sqrt {{{ - m} \over {12}}} ;\sqrt {{{ - m} \over {12}}} )

Bài 1.50 trang 37 Sách bài tập (SBT) Giải tích 12

Cho hàm số: y = x3 + mx2 – 3 (1)

a) Xác định m để hàm số (1) luôn luôn có cực đại, cực tiểu.

b) Chứng minh rằng phương trình: x3 + mx2 – 3 = 0 (2) luôn luôn có một nghiệm dương với mọi giá trị m thuộc R.

c) Xác định m để phương trình (2) có một nghiệm duy nhất.

Hướng dẫn làm bài:

Hàm số y = {x^3} + m{x^2} - 3 xác định và có đạo hàm trên R.

y' = 3{x^2} + 2mx = x(3x + 2m)

Để hàm số có cực đại, cực tiểu thì phương trình y’ = 0 phải có hai nghiệm phân biệt:

{x_1} = 0;{x_2} = {{ - 2m} \over 3} \ne 0

Muốn vậy phải có m \ne 0

b) Ta có: \mathop {\lim }\limits_{x \to + \infty } ({x^3} + m{x^2} - 3) = + \infty và y(0) = -3 < 0.

Vậy với mọi m, phương trình x3 + mx2 – 3 = 0 luôn luôn có nghiệm dương.

c) Phương trình f(x) = x3 + mx2 – 3 = 0 có duy nhất một nghiệm khi và chỉ khi cực đại và cực tiểu của hàm số y = f(x) cùng dấu, tức là:

f(0)f( - {{2m} \over 3}) > 0
\Leftrightarrow ( - 3)( - {{8{m^3}} \over {27}} + {{4{m^3}} \over 9} - 3) > 0

\Leftrightarrow 8{m^3} - 12{m^3} + 81 > 0

\Leftrightarrow 4{m^3} < 81 \Leftrightarrow m < 3\root 3 \of {{3 \over 4}} (m \ne 0)

Bài 1.51 trang 37 Sách bài tập (SBT) Giải tích 12

Cho hàm số: y = - ({m^2} + 5m){x^3} + 6m{x^2} + 6x - 5

a) Xác định m để hàm số đơn điệu trên R. Khi đó, hàm số đồng biến hay nghịch biến? Tại sao?

b) Với giá trị nào của m thì hàm số đạt cực đại tại x = 1?

Hướng dẫn làm bài:

a)

y = - ({m^2} + 5m){x^3} + 6m{x^2} + 6x - 5
y' = - 3({m^2} + 5m){x^2} + 12mx + 6

Hàm số đơn điệu trên R khi và chỉ khi y’ không đổi dấu.

Ta xét các trường hợp:

{m^2} + 5m = 0 \Leftrightarrow \left[ \matrix{ m = 0 \hfill \cr m = - 5 \hfill \cr} \right.

- Với m = 0 thì y’ = 6 nên hàm số luôn đồng biến.

- Với m = -5 thì y’ = -60x + 6 đổi dấu khi x đi qua.

+) Với {m^2} + 5m \ne 0 Khi đó, y’ không đổi dấu nếu

\Delta ' = 36{m^2} + 18({m^2} + 5m) \le 0
\Leftrightarrow 3{m^2} + 5m \le 0 \Leftrightarrow - {5 \over 3} \le m \le 0

- Với điều kiện đó, ta có - 3({m^2} + 5m) > 0 nên y’ > 0 và do đó hàm số đồng biến trên R.

Vậy với điều kiện - {5 \over 3} \le m \le 0 thì hàm số đồng biến trên R.

b) Nếu hàm số đạt cực đại tại x = 1 thì y’(1) = 0. Khi đó:

y'(1) = - 3{m^2} - 3m + 6 = 0 \Leftrightarrow \left[ \matrix{ m = 1 \hfill \cr m = - 2 \hfill \cr} \right.

Mặt khác, y'' = - 6({m^2} + 5m)x + 12m

+) Với m = 1 thì y’’ = -36x + 12. Khi đó, y’’(1) = -24 < 0, hàm số đạt cực đại tại x = 1.

+) Với m = -2 thì y’’ = 36x – 24. Khi đó, y’’(1) = 12 > 0, hàm số đạt cực tiểu tại x = 1.

Vậy với m = 1 thì hàm số đạt cực đại tại x = 1.

Bài 1.52 trang 37 Sách bài tập (SBT) Giải tích 12

Cho hàm số y = {{(a - 1){x^3}} \over 3} + a{x^2} + (3a - 2)x

a) Xác định a để hàm số luôn luôn đồng biến.

b) Xác định a để đồ thị của hàm số cắt trục hoành tại ba điểm phân biệt.

c) Khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị (C) của hàm số ứng với a = {3 \over 2}.

Từ đó suy ra đồ thị của hàm số: y = |{{{x^3}} \over 6} + {{3{x^2}} \over 2} + {{5x} \over 2}|

Hướng dẫn làm bài:

a) Ta có:

y' = 15{x^4} + 5 > 0,\forall x \in R
y = {{(a - 1){x^3}} \over 3} + a{x^2} + (3a - 2)x

+)Với a = 1, y’ = 2x + 1 đổi dấu khi x đi qua - {1 \over 2}. Hàm số không luôn luôn đồng biến.

+) Với a \ne 1 thì với mọi x mà tại đó y' \ge 0

\Leftrightarrow \left\{ \matrix{ a - 1 > 0 \hfill \cr \Delta ' = - 2{a^2} + 5a - 2 \le 0 \hfill \cr} \right. \Leftrightarrow a \ge 2

(y’ = 0 chỉ tại x = -2 khi a = 2)

Vậy với a \ge 2 hàm số luôn luôn đồng biến.

b) Đồ thị cắt trục hoành tại ba điểm phân biệt khi và chỉ khi phương trình y = 0 có ba nghiệm phân biệt. Ta có:

y = 0 \Leftrightarrow x{\rm{[}}{{(a - 1){x^2}} \over 3} + ax + 3a - 2] = 0
\Leftrightarrow x{\rm{[}}(a - 1){x^2} + 3ax + 9a - 6] = 0

y = 0 có ba nghiệm phân biệt khi và chỉ khi phương trình:

(a - 1){x^2} + 3ax + 9a - 6 = 0 có hai nghiệm phân biệt khác 0.

Muốn vậy, ta phải có:

\left\{ \matrix{ a - 1 \ne 0 \hfill \cr \Delta = 9{a^2} - 4(a - 1)(9a - 6) > 0 \hfill \cr 9a - 6 \ne 0 \hfill \cr} \right.

Giải hệ trên ta được:

{{10 - \sqrt {28} } \over 9} < a < {2 \over 3};{2 \over 3} < a < 1;1 < a < {{10 + \sqrt {28} } \over 9}

c) Khi (a = {3 \over 2}) thì y = {{{x^3}} \over 6} + {{3{x^2}} \over 2} + {{5x} \over 2}

y' = {{{x^2}} \over 2} + 3x + {5 \over 2}

y' = 0 \Leftrightarrow {x^2} + 6x + 5 = 0 \Leftrightarrow \left[ \matrix{ x = - 1 \hfill \cr x = - 5 \hfill \cr} \right.

Bảng biến thiên:

Ứng dụng đạo hàm để khảo sát và vẽ đồ thị của hàm số

Đồ thị

Ứng dụng đạo hàm để khảo sát và vẽ đồ thị của hàm số

|{{{x^3}} \over 6} + {{3{x^2}} \over 2} + {{5x} \over 2}| = \left\{ \matrix{ {{{x^3}} \over 6} + {{3{x^2}} \over 2} + {{5x} \over 2},{{{x^3}} \over 6} + {{3{x^2}} \over 2} + {{5x} \over 2} \ge 0 \hfill \cr - ({{{x^3}} \over 6} + {{3{x^2}} \over 2} + {{5x} \over 2}),{{{x^3}} \over 6} + {{3{x^2}} \over 2} + {{5x} \over 2} < 0 \hfill \cr} \right.

Nên từ đồ thị (C) ta suy ra ngay đồ thị hàm số: y = |{{{x^3}} \over 6} + {{3{x^2}} \over 2} + {{5x} \over 2}|

Ứng dụng đạo hàm để khảo sát và vẽ đồ thị của hàm số

Bài 1.53 trang 37 Sách bài tập (SBT) Giải tích 12

Cho hàm số: y = x3 – 3x2

a) Khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị của hàm số đã cho.

b) Tìm các giá trị của tham số m để phương trình: x3 – 3x2 – m = 0 có ba nghiệm phân biệt.

(Đề thi tốt nghiệp THPT năm 2008).

Hướng dẫn làm bài:

a) TXĐ: D = R

Sự biến thiên:

y' = 3{x^2} - 6x = 3x(x - 2)
y' = 0 \Leftrightarrow \left[ \matrix{ x = 0 \hfill \cr x = 2 \hfill \cr} \right.

Hàm số đồng biến trên mỗi khoảng ( - \infty ;0),(2; + \infty )

Hàm số nghịch biến trên khoảng (0; 2).

Hàm số đạt cực đại tại x = 0 ; y = y(0) = 0

Hàm số đạt cực tiểu tại x = 2; yCT = y(2) = -4.

Giới hạn: \mathop {\lim }\limits_{x \to \pm \infty } y = \pm \infty

Điểm uốn: y'' = 6x - 6,y'' = 0 \Leftrightarrow x = 1;y(1) = - 2

Suy ra đồ thị có điểm uốn I(1; -2)

Bảng biến thiên:

Ứng dụng đạo hàm để khảo sát và vẽ đồ thị của hàm số

Đồ thị:

Ứng dụng đạo hàm để khảo sát và vẽ đồ thị của hàm số

Đồ thị cắt trục hoành tại O(0; 0), A(3; 0). Đồ thị đi qua điểm B(-1; -4); C(2; -4).

b) {x^3} - 3{x^2} - m = 0 \Leftrightarrow {x^3} - 3{x^2} = m (*)

Phương trình (*) có 3 nghiệm phân biệt khi và chỉ khi đường thẳng y = m cắt (C) tại 3 điểm phân biệt. Từ đó suy ra:

- 4 < m < 0.

Bài 1.54 trang 38 Sách bài tập (SBT) Giải tích 12

Cho hàm số: y = - {x^4} - {x^2} + 6

a) Khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị (C) của hàm số đã cho.

b) Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị (C) biết tiếp tuyến vuông góc với đường thẳng: y = {1 \over 6}x - 1

(Đề thi tốt nghiệp THPT năm 2010)

Hướng dẫn làm bài:

a) Học sinh tự giải

b) Ta có: y' = - 4{x^3} - 2x

Vì tiếp tuyến vuông góc với đường thẳng y = {1 \over 6}x - 1 nên tiếp tuyến có hệ số góc là – 6. Vì vậy:

- 4{x^3} - 2x = - 6

\Leftrightarrow 2{x^3} + x - 3 = 0
\Leftrightarrow 2({x^3} - 1) + (x - 1) = 0

\Leftrightarrow (x - 1)(2{x^2} + 2x + 3) = 0

\Leftrightarrow x = 1(2{x^2} + 2x + 3 > 0,\forall x)

Ta có: y(1) = 4

Phương trình phải tìm là: y – 4 = -6(x – 1) ⇔ y = -6x +10

Bài 1.55 trang 38 Sách bài tập (SBT) Giải tích 12

Cho hàm số: y = f(x) = x4 – 2mx2 + m3 – m2

a) Khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị của hàm số khi m = 1.

b) Xác định m để đồ thị (Cm) của hàm số đã cho tiếp xúc với trục hoành tại hai điểm phân biệt.

Hướng dẫn làm bài:

a)

y = {x^4} - 2{x^2}
y' = 4{x^3} - 4x = 4x({x^2} - 1)
y' = 0 \Leftrightarrow \left[ \matrix{ x = - 1 \hfill \cr x = 0 \hfill \cr x = 1 \hfill \cr} \right.

Bảng biến thiên:

Ứng dụng đạo hàm để khảo sát và vẽ đồ thị của hàm số

Đồ thị

Ứng dụng đạo hàm để khảo sát và vẽ đồ thị của hàm số

b) y' = 4{x^3} - 4mx = 4x({x^2} - m)

Để (Cm) tiếp xúc với trục hoành tại hai điểm phân biệt thì điều kiện cần và đủ là phương trình y’ = 0 có hai nghiệm phân biệt khác 0 và yCT = 0.

+) Nếu m \le 0 thì {x^2} - m \ge 0 với mọi x nên đồ thị không thể tiếp xúc với trục Ox tại hai điểm phân biệt.

+) Nếu m > 0 thì y’ = 0 khi x = 0;x = \pm \sqrt m.

f(\sqrt m ) = 0 \Leftrightarrow {m^2} - 2{m^2} + {m^3} - {m^2} = 0
\Leftrightarrow {m^2}(m - 2) = 0 \Leftrightarrow m = 2

(do m > 0)

Vậy m = 2 là giá trị cần tìm.

Bài 1.56 trang 38 Sách bài tập (SBT) Giải tích 12

Cho hàm số y = {{3(x + 1)} \over {x - 2}}

a) Khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị (C) của hàm số.

b) Viết phương trình các đường thẳng đi qua O(0;0) và tiếp xúc với (C).

c) Tìm tất cả các điểm trên (C) có tọa độ là các số nguyên.

Hướng dẫn làm bài:

a) Học sinh tự giải

b) Cách 1.

Phương trình tiếp tuyến tại điểm M0(x0; y0) là:

y – y0 = y’(x0)(x – x0)

Trong đó y'({x_0}) = {{ - 9} \over {{{({x_0} - 2)}^2}}}. Ta có:

y = - {9 \over {{{({x_0} - 2)}^2}}}(x - {x_0}) + {y_0} với {y_0} = {{3({x_0} + 1)} \over {{x_0} - 2}}

Để đường thẳng đó đi qua O(0; 0), điều kiện cần và đủ là:

{{9{x_0}} \over {{{({x_0} - 2)}^2}}} + {{3({x_0} + 1)} \over {{x_0} - 2}} = 0 \Leftrightarrow \left\{ \matrix{ {x_0} \ne 2 \hfill \cr {x_0}^2 + 2{x_0} - 2 = 0 \hfill \cr} \right.

\Leftrightarrow {x_0} = - 1 \pm \sqrt 3

+) Với {x_0} = - 1 + \sqrt 3, ta có phương trình tiếp tuyến: y = - {3 \over 2}(2 + \sqrt 3 )x

+) Với {x_0} = - 1 - \sqrt 3, ta có phương trình tiếp tuyến: y = - {3 \over 2}(2 - \sqrt 3 )x

Cách 2.

Phương trình đường thẳng đi qua gốc tọa độ O có dạng y = kx.

Để xác định tọa độ tiếp điểm của hai đường: y = {{3(x + 1)} \over {x - 2}} và y = kx, ta giải hệ:

\left\{ \matrix{ {{3(x + 1)} \over {x - 2}} = kx \hfill \cr - {9 \over {{{(x - 2)}^2}}} = k \hfill \cr} \right. \Leftrightarrow \left\{ \matrix{ {{3(x + 1)} \over {x - 2}} + {{9x} \over {{{(x - 2)}^2}}} = 0 \hfill \cr - {{3(x + 1)} \over {x - 2}} = k \hfill \cr} \right.

Giải phương trình thứ nhất ta được: x = - 1 \pm \sqrt 3

Thay vào phương trình thứ hai ta có:

{k_1} = - {3 \over 2}(2 + \sqrt 3 );{k_2} = - {3 \over 2}(2 - \sqrt 3 )

Từ đó có hai phương trình tiếp tuyến là: y = - {3 \over 2}(2 + \sqrt 3 )x và y = - {3 \over 2}(2 - \sqrt 3 )x

c) Để tìm trên (C) các điểm có tọa độ nguyên ta có:

y = {{3(x + 1)} \over {x - 2}} \Leftrightarrow y = 3 + {9 \over {x - 2}}

Điều kiện cần và đủ để M(x,y) \in (C) có tọa độ nguyên là:

\left\{ \matrix{ x \in Z \hfill \cr {9 \over {x - 2}} \in Z \hfill \cr} \right.

tức (x – 2) là ước của 9.

Khi đó, x – 2 nhận các giá trị \pm 1; \pm 3; \pm 9 hay x nhận các giá trị 1; 3; -1; 5; -7; 11.

Do đó, ta có 6 điểm trên (C) có tọa độ nguyên là: (1; -6), (3; 12), (-1; 0), (5; 6), (-7; 2), (11; 4).

Bài 1.57 trang 38 Sách bài tập (SBT) Giải tích 12

a) Khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị (C) của hàm số.

y = {{x + 2} \over {x - 3}}

b) Chứng minh rằng giao điểm I của hai tiệm cận của (C) là tâm đối xứng của (C).

c) Tìm điểm M trên đồ thị của hàm số sao cho khoảng cách từ M đến tiệm cận đứng bằng khoảng cách từ M đến tiệm cận ngang.

Hướng dẫn làm bài:

a) Học sinh tự giải

b) Tiệm cận đứng là đường thẳng x = 3.

Tiệm cận ngang là đường thẳng y = 1.

Do đó, giao điểm của hai đường tiệm cận là I(3; 1). Thực hiện phép biến đổi:

\left\{ \matrix{ x = X + 3 \hfill \cr y = Y + 1 \hfill \cr} \right.

Ta được Y + 1 = {{X + 5} \over X} \Leftrightarrow Y = {{X + 5} \over X} - 1 \Leftrightarrow Y = {5 \over X}

Vì Y = {5 \over X} là hàm số lẻ nên đồ thị (C) của hàm số này có tâm đối xứng là gốc tọa độ I của hệ tọa độ IXY.

c) Giả sử M({x_0};{y_0}) \in (C). Gọi d1 là khoảng cách từ M đến tiệm cận đứng và d2 là khoảng cách từ M đến tiệm cận ngang, ta có:

{d_1} = |{x_0} - 3|,{d_2} = |{y_0} - 1| = {5 \over {|{x_0} - 3|}}

Có hai điểm thỏa mãn đầu bài, đó là hai điểm có hoành độ {x_0} = 3 \pm \sqrt 5

Bài 1.58 trang 38 Sách bài tập (SBT) Giải tích 12

Chứng minh rằng phương trình: 3x5 + 15x – 8 = 0 chỉ có một nghiệm thực.

Hướng dẫn làm bài:

Hàm số 3x5 + 15x – 8 = 0 là hàm số liên tục và có đạo hàm trên R.

Vì f(0)=−8<0,f(1)=10>0 nên tồn tại một số x0∈(0;1) sao cho f(x0) = 0, tức là phương trình f(x) = 0 có nghiệm.

Mặt khác, ta có y′=15x4+5>0,∀x∈R nên hàm số đã cho luôn luôn đồng biến. Vậy phương trình đó chỉ có một nghiệm.

---------------------------------

Trên đây VnDoc.com đã giới thiệu tới bạn đọc tài liệu: Giải SBT Toán 12 ôn tập chương 1: Ứng dụng đạo hàm để khảo sát và vẽ đồ thị của hàm số. Để có kết quả cao hơn trong học tập, VnDoc xin giới thiệu tới các bạn học sinh tài liệu Giải bài tập Toán lớp 12, Giải bài tập Hóa học lớp 12, Giải bài tập Vật Lí 12VnDoc tổng hợp và đăng tải.

Đánh giá bài viết
1 333
Giải Vở BT Toán 12 Xem thêm