Giao diện mới của VnDoc Pro: Dễ sử dụng hơn - chỉ tập trung vào lớp bạn quan tâm. Vui lòng chọn lớp mà bạn quan tâm: Lưu và trải nghiệm

Tìm giá trị lớn nhất nhỏ nhất của hàm số trên đoạn

Chuyên đề Toán 12: Giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất của hàm số trên đoạn vừa được VnDoc.com biên soạn và xin gửi tới bạn đọc để bạn đọc cùng tham khảo. Mời các bạn cùng theo dõi bài viết dưới đây nhé.

A. Giá trị lớn nhất Giá trị nhỏ nhất của hàm số

Cho hàm số y = f(x)y=f(x) xác định trên tập DD.

  • Số MM được gọi là giá trị lớn nhất (GTLN) của hàm số y = f(x)y=f(x) trên tập DD nếu f(x) \leq Mf(x)M với mọi x \in DxD và tồn tại x_{0} \in Dx0D sao cho f\left( x_{0} \right) = Mf(x0)=M

Kí hiệu M = \max_{D}f(x)M=maxDf(x)

  • Số mm được gọi là giá trị nhỏ nhất (GTNN) của hàm số y = f(x)y=f(x) trên tập DD nếu f(x) \geq mf(x)m với mọi x \in DxD và tồn tại x_{0} \in Dx0D sao cho f\left( x_{0} \right) = mf(x0)=m

Kí hiệu m = \min_{D}f(x)m=minDf(x)

Sơ đồ hệ thống hóa

B. Cách tính giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của hàm số trên một đoạn

Định lí 1.

Mọi hàm số liên tục trên một đoạn đều có giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất trên đoạn đó.

Quy tắc tìm giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất của hàm số liên tục trên một đoạn

Nhận xét: Nếu hàm số y = f(x)y=f(x) có đạo hàm ff(x) giữ nguyên dấu trên đoạn \lbrack a;b\rbrack[a;b] thì hàm số đồng biến hoặc nghịch biến trên cả đoạn. Do đó f(x)f(x) đạt được giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất tại các đầu mút của đoạn đó.

Phương pháp giải

Để tìm giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất của hàm số y = f(x)y=f(x) trên đoạn \lbrack a;b\rbrack[a;b] ta làm như sau.

Bước 1. Tìm ff(x) và tìm các điểm x_{1};x_{2};...;x_{n}x1;x2;...;xn trên \lbrack a;b\rbrack[a;b] mà tại đó ff(x)=0 hoặc ff(x) không xác định.

Bước 2. Tính f\left( x_{1}
\right);f\left( x_{2} \right);...;f\left( x_{n}
\right);f(a);f(b)f(x1);f(x2);...;f(xn);f(a);f(b)

Bước 3. Tìm số lớn nhất M và số nhỏ nhất m trong các số trên. Khi đó:

M = \max_{\lbrack a;b\rbrack}f(x);m =
\min_{\lbrack a;b\rbrack}f(x)M=max[a;b]f(x);m=min[a;b]f(x)

Chú ý:

  • Hàm số y = f(x)y=f(x) đồng biến trên \lbrack a;b\rbrack[a;b] thì \left\{ \begin{matrix}
\max_{\lbrack a;b\rbrack}f(x) = f(b) \\
\min_{\lbrack a;b\rbrack}f(x) = f(a) \\
\end{matrix} \right.{max[a;b]f(x)=f(b)min[a;b]f(x)=f(a)
  • Hàm số y = f(x)y=f(x) nghịch biến trên \lbrack a;b\rbrack[a;b] thì \left\{ \begin{matrix}
\max_{\lbrack a;b\rbrack}f(x) = f(a) \\
\min_{\lbrack a;b\rbrack}f(x) = f(b) \\
\end{matrix} \right.{max[a;b]f(x)=f(a)min[a;b]f(x)=f(b)

C. Một số phương pháp khác tìm giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của hàm số

Cho hàm số y = f(x)y=f(x)

1. Phương pháp tìm miền giá trị

Xem y = f(x)y=f(x) là phương trình đối với ẩn số xxyy là tham số.

Tìm điều kiện của y để phương trình y =
f(x)y=f(x) có nghiệm.

Từ điều kiện trên, biến đổi đưa đến dạng m \leq y \leq MmyM. Xét dấu “=” xảy ra và kết luận.

2. Phương pháp đạo hàm

Khảo sát sự biến thiên của hàm số y =
f(x)y=f(x)

Dựa vào bảng biến thiên để kết luận.

3. Phương pháp dùng bất đẳng thức

Bất đẳng thức AM – GM

Cho hai số thực không âm

a + b \geq 2\sqrt{ab}a+b2ab

\Leftrightarrow 4ab \leq (a + b)^{2}
\Leftrightarrow (a + b)^{2} \geq 04ab(a+b)2(a+b)20

Bất đẳng thức Cauchy - Schwarz

\frac{1}{x} + \frac{1}{y} \geq
\frac{4}{x + y}1x+1y4x+y

Bất đẳng thức Bunhiacopxki

Cho các số thực a, b, c, d

(ax + by)^{2} \leq \left( a^{2} + b^{2}
\right)\left( x^{2} + y^{2} \right)(ax+by)2(a2+b2)(x2+y2)

Dấu “=” xảy ra khi \frac{a}{x} =
\frac{b}{y}ax=by

Một số bổ đề cơ bản

  • xy \leq \frac{(x + y)^{2}}{4} \leq
\frac{x^{2} + y^{2}}{4}xy(x+y)24x2+y24x^{2} +
xy + y^{2} \geq \frac{3}{4}(x + y)^{2}x2+xy+y234(x+y)2
  • x^{3} + y^{3} \geq \frac{(x + y)\left(
x^{2} + y^{2} \right)}{2} \geq \frac{(x + y)^{3}}{4} \geq xy(x +
y)x3+y3(x+y)(x2+y2)2(x+y)34xy(x+y)

Ví dụ: a. Xác định giá trị lớn nhất của hàm số f(x) = x^{3} - 3x + 2f(x)=x33x+2 trên đoạn \lbrack - 1;3\rbrack[1;3]?

b. Tìm giá trị nhỏ nhất của hàm số y =
x^{2} + \frac{8}{x}y=x2+8x trên đoạn \left\lbrack \frac{1}{2};2
\right\rbrack[12;2]?

c. Trên đoạn \lbrack 0;1\rbrack[0;1] hàm số y = \sqrt{4 - 3x}y=43x có giá trị nhỏ nhất bằng bao nhiêu?

d. Tính tổng giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của hàm số y = x^{3} - 3xy=x33x trên \lbrack 1;2\rbrack[1;2]?

Hướng dẫn giải

a. Ta có: ff(x)=3x23

\Rightarrow ff(x)=03x23=0[x=1[1;3]x=1[1;3]

Ta có: \left\{ \begin{matrix}
f( - 1) = 4 \\
f(1) = 0 \\
f(3) = 20 \\
\end{matrix} \right.\  \Rightarrow \underset{\lbrack - 1;3\rbrack}{\max
f(x)} = 20 \Leftrightarrow x = 3{f(1)=4f(1)=0f(3)=20 maxf(x)[1;3]=20x=3

Vậy đáp án cần tìm là 2020.

b. Ta có: yy=2x8x2=2x38x2

\Rightarrow yy=02x38x2=0x3=4x=43

Ta có: \left| \begin{matrix}
f\left( \frac{1}{2} \right) = \frac{65}{4} \\
f(2) = 8 \\
f\left( \sqrt[3]{4} \right) = 6\sqrt[3]{2} \\
\end{matrix} \right.\  \Rightarrow \min_{\left\lbrack
\frac{1}{2};\frac{1}{2} \right\rbrack}y = 6\sqrt[3]{2}|f(12)=654f(2)=8f(43)=623 min[12;12]y=623.

c. Tập xác định D = \left( -
\infty;\frac{4}{3} \right\rbrackD=(;43]

Ta có: yy=3243x<0;x<43

Trên đoạn \lbrack 0;1\rbrack[0;1] hàm số đã cho nghịch biến

\Rightarrow \min_{\lbrack 0;1\rbrack}y =
y(1) = 1min[0;1]y=y(1)=1

d. Ta có: yy=3x23=0[x=1x=1

\left\{ \begin{matrix}
y(1) = - 2 \\
y(2) = 2 \\
\end{matrix} \right.\  \Rightarrow \left\{ \begin{matrix}
\max_{\lbrack 1;2\rbrack}y = 2 \\
\min_{\lbrack 1;2\rbrack}y = - 2 \\
\end{matrix} \right.{y(1)=2y(2)=2 {max[1;2]y=2min[1;2]y=2

Vậy tổng giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của hàm số trên đoạn \lbrack 1;2\rbrack[1;2] bằng 00.

Ví dụ: Gọi giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của hàm số y = f(x) = x + \sqrt{4 - x^{2}}y=f(x)=x+4x2 lần lượt là M;mM;m. Tính giá trị biểu thức P = M^{2} - m^{2}P=M2m2?

Hướng dẫn giải

Tập xác định D = \lbrack -
2;2\rbrackD=[2;2]

Ta có: yy=1x4x2y=01x4x2=0

\Leftrightarrow x = \sqrt{4 - x^{2}}
\Leftrightarrow \left\{ \begin{matrix}
x \geq 0 \\
x^{2} = 4 - x^{2} \\
\end{matrix} \right.\  \Leftrightarrow \left\{ \begin{matrix}
x \geq 0 \\
x = \pm \sqrt{2} \\
\end{matrix} \right.\  \Leftrightarrow x = \sqrt{2}x=4x2{x0x2=4x2 {x0x=±2 x=2

Khi đó: \left\{ \begin{matrix}
f(2) = 2;f( - 2) = - 2 \\
f\left( \sqrt{2} \right) = 2\sqrt{2} \\
\end{matrix} \right.\  \Rightarrow \left\{ \begin{matrix}
\max_{\lbrack - 2;2\rbrack}f(x) = M = 2\sqrt{2} \\
\min_{\lbrack - 2;2\rbrack}f(x) = m = - 2 \\
\end{matrix} \right.{f(2)=2;f(2)=2f(2)=22 {max[2;2]f(x)=M=22min[2;2]f(x)=m=2

\Rightarrow P = M^{2} - m^{2} =
4P=M2m2=4

Ví dụ: Gọi M;mM;m lần lượt là giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của hàm số y = f(x) = \frac{2x - 1}{x + 2}y=f(x)=2x1x+2 trên đoạn \lbrack 0;2\rbrack[0;2]. Tìm giá trị biểu thức T = 2m + 4MT=2m+4M?

Hướng dẫn giải

Ta có: yy=5(x+2)2>0;x2 nên hàm số đồng biến trên \lbrack 0;2\rbrack[0;2]

\Rightarrow \left\{ \begin{matrix}
\max_{\lbrack 0;2\rbrack}y = f(2) = \frac{3}{4} \\
\min_{\lbrack 0;2\rbrack}y = f(0) = - \frac{1}{2} \\
\end{matrix} \right.\  \Rightarrow T = 2m + 4M = 2{max[0;2]y=f(2)=34min[0;2]y=f(0)=12 T=2m+4M=2.

Ví dụ: a. Tìm điều kiện tham số m để hàm số y = f(x) = \frac{x + m}{x + 1}y=f(x)=x+mx+1 thỏa mãn \max_{\lbrack 1;2\rbrack}y + \min_{\lbrack
1;2\rbrack}y = \frac{9}{2}max[1;2]y+min[1;2]y=92?

b. Cho hàm số y = \frac{x + m}{x -
1}y=x+mx1 . Định m để hàm số đã cho thỏa mãn\min_{\lbrack 2;4\rbrack}y = 3min[2;4]y=3?

Hướng dẫn giải

a. Tập xác định D\mathbb{=
R}\backslash\left\{ - 1 \right\}D=R{1}

Hàm số đơn điệu trên đoạn \lbrack
1;2\rbrack[1;2] nên \max_{\lbrack
1;2\rbrack}y + \min_{\lbrack 1;2\rbrack}y = f(1) + f(2)max[1;2]y+min[1;2]y=f(1)+f(2)

\Leftrightarrow \frac{1 + m}{2} +
\frac{2 + m}{3} = \frac{9}{2} \Leftrightarrow m = 41+m2+2+m3=92m=4

Vậy đáp án cần tìm là 2 < m \leq
42<m4.

b. Tập xác định D\mathbb{=
R}\backslash\left\{ 1 \right\}D=R{1}

Ta có: yy=1m(x1)2. Vì hàm số đơn điệu trên \lbrack 2;4\rbrack[2;4] nên

\left\lbrack \begin{matrix}
\min_{\lbrack 2;4\rbrack}y = y(2); - 1 - m > 0 \\
\min_{\lbrack 2;4\rbrack}y = y(4); - 1 - m < 0 \\
\end{matrix} \right.\ \overset{\min_{\lbrack 2;4\rbrack}y =
3}{\rightarrow}\left\lbrack \begin{matrix}
3 = 2 + m;m < - 1 \\
3 = \frac{4 + m}{3};m > - 1 \\
\end{matrix} \right.[min[2;4]y=y(2);1m>0min[2;4]y=y(4);1m<0 min[2;4]y=3[3=2+m;m<13=4+m3;m>1

\Leftrightarrow \left\lbrack
\begin{matrix}
m = 1;m < - 1 \\
m = 5;m > - 1 \\
\end{matrix} \right.\  \Leftrightarrow m = 5[m=1;m<1m=5;m>1 m=5

Nếu m = - 1 \rightarrow y = 1m=1y=1 Hàm số không có giá trị lớn nhất

Vậy m > 4m>4

Ví dụ: Tính giá trị của tham số m biết rằng giá trị lớn nhất của hàm số y = x + \sqrt{4 - x^{2}} + my=x+4x2+m3\sqrt{2}32?

Hướng dẫn giải

Ta có: y = x + \sqrt{4 - x^{2}} +
my=x+4x2+m có tập xác định D = \lbrack -
2;2\rbrackD=[2;2]

yy=1+x4x2;x(2;2)

yy=01+x4x2=04x2=x

\Leftrightarrow \left\{ \begin{matrix}
x \geq 0 \\
4 - x^{2} = x^{2} \\
\end{matrix} \right.\  \Leftrightarrow \left\{ \begin{matrix}
x \geq 0 \\
x = \pm \sqrt{2} \\
\end{matrix} \right.\  \Leftrightarrow x = \sqrt{2}{x04x2=x2 {x0x=±2 x=2

Ta có: \left\{ \begin{matrix}
y(2) = 2 + m \\
y( - 2) = 2 + m \\
y\left( \sqrt{2} \right) = 2\sqrt{2} + m \\
\end{matrix} \right.{y(2)=2+my(2)=2+my(2)=22+m .

Theo bài ra ta có: 2\sqrt{2} + m =
3\sqrt{2} \Leftrightarrow m = \sqrt{2}22+m=32m=2

Vậy đáp án cần tìm là m =
\sqrt{2}m=2.

Ví dụ. Cho hàm số f(x) = x^{3} - 3x^{2} +
m^{2} - 2mf(x)=x33x2+m22m với mm là tham số. Gọi SS tập hợp tất cả các giá trị nguyên của tham số mm thỏa mãn 3\max_{\lbrack - 3;1\rbrack}f\left( |x|
\right) + 2\min_{\lbrack - 3;1\rbrack}f\left( |x| \right) \leq
1123max[3;1]f(|x|)+2min[3;1]f(|x|)112. Tìm số phần tử của tập hợp SS?

Hướng dẫn giải

Ta có: f\left( |x| \right) = f\left( | -
x| \right);\forall x\mathbb{\in R}f(|x|)=f(|x|);xR

\Rightarrow \left\{ \begin{matrix}
\max_{\lbrack - 3;1\rbrack}f\left( |x| \right) = \max_{0;3}f(x) \\
\min_{\lbrack - 3;1\rbrack}f\left( |x| \right) = \min_{\lbrack
0;3\rbrack}f(x) \\
\end{matrix} \right.{max[3;1]f(|x|)=max0;3f(x)min[3;1]f(|x|)=min[0;3]f(x)

Đạo hàm ff(x)=3x26x=0

\Leftrightarrow \left\lbrack
\begin{matrix}
x = 0 \Rightarrow f(0) = m^{2} - 2m \\
x = 2 \Rightarrow f(2) = m^{2} - 2m - 4 \\
\end{matrix} \right.[x=0f(0)=m22mx=2f(2)=m22m4f(3) =
m^{2} - 2mf(3)=m22m

Suy ra 3\max_{\lbrack -
3;1\rbrack}f\left( |x| \right) + 2\min_{\lbrack - 3;1\rbrack}f\left( |x|
\right) \leq 1123max[3;1]f(|x|)+2min[3;1]f(|x|)112

\Leftrightarrow 3\left( m^{2} - 2m
\right) + 2\left( m^{2} - 2m - 4 \right) \leq 1123(m22m)+2(m22m4)112

\Leftrightarrow m^{2} - 2m - 24 \leq 0
\Leftrightarrow - 4 \leq m \leq 6m22m2404m6

m\mathbb{\in Z \Rightarrow}m \in
\left\{ - 4; - 3;...;5;6 \right\}mZm{4;3;...;5;6}

Vậy có tất cả 11 giá trị nguyên của tham số m.

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

Sau khi đã cùng nhau tìm hiểu về Cách xác định cực trị của hàm số, bây giờ chúng ta hãy cùng nhau củng cố lại kiến thức bằng một số bài tập trắc nghiệm sau đây nhé!

Bài tập Toán 12: Tìm giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất của hàm số trên đoạn

Chia sẻ, đánh giá bài viết
1
Chọn file muốn tải về:
Đóng Chỉ thành viên VnDoc PRO/PROPLUS tải được nội dung này!
Đóng
79.000 / tháng
Đặc quyền các gói Thành viên
PRO
Phổ biến nhất
PRO+
Tải tài liệu Cao cấp 1 Lớp
Tải tài liệu Trả phí + Miễn phí
Xem nội dung bài viết
Trải nghiệm Không quảng cáo
Làm bài trắc nghiệm không giới hạn
Mua cả năm Tiết kiệm tới 48%
Xác thực tài khoản!

Theo Nghị định 147/2024/ND-CP, bạn cần xác thực tài khoản trước khi sử dụng tính năng này. Chúng tôi sẽ gửi mã xác thực qua SMS hoặc Zalo tới số điện thoại mà bạn nhập dưới đây:

Số điện thoại chưa đúng định dạng!
Số điện thoại này đã được xác thực!
Bạn có thể dùng Sđt này đăng nhập tại đây!
Lỗi gửi SMS, liên hệ Admin
Sắp xếp theo
🖼️

Gợi ý cho bạn

Xem thêm
🖼️

Toán 12

Xem thêm
Chia sẻ
Chia sẻ FacebookChia sẻ TwitterSao chép liên kếtQuét bằng QR Code
Mã QR Code
Đóng