1 | P a g e CHUYÊN ĐỀ ÔN THI THPT QUỐC GIA MÔN TOÁN Năm học 2015 - 2016 2 | P a g e CHUYÊN ĐỀ 1. KHẢO SÁT HÀM SỐ VÀ CÁC BÀI TOÁN LIÊN QUAN 1. Chủ đề 1: Bài toán về tiếp tuyến 1.1. Dạng 1: Tiếp tuyến của đồ thị hàm số tại một điểm 0 0M( , ) ( ) : ( )x y C y f x * Tính ' ' ( )y f x ; tính ' 0( )k f x (hệ số góc của tiếp tuyến) * Tiếp tuyến của đồ thị hàm số ( )y f x tại điểm 0 0;M x y có phương trình '0 0 0( )y y f x x x với 0 0( )y f x Ví dụ 1: Cho hàm số 3 3 5y x x (C). Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị (C): a) Tại điểm A (-1; 7). b) Tại điểm có hoành độ x = 2. c) Tại điểm có tung độ y =5. Giải: a) Phương trình tiếp tuyến của (C) tại điểm 0 0 0( ; )M x y có dạng: 0 0 0'( )( )y y f x x x Ta có 2' 3 3y x '( 1) 0y . Do đó phương trình tiếp tuyến của (C) tại điểm A(-1; 7) là: 7 0y hay y = 7. b) Từ 2 7x y . y’(2) = 9. Do đó phương trình tiếp tuyến của (C) tại điểm có hoành độ x = 2 là: 7 9( 2) 7 9 18 9 11y x y x y x c) Ta có: 3 3 0 5 3 5 5 3 0 3 3 x y x x x x x x +) Phương trình tiếp tuyến tại của (C) tại điểm (0; 5). Ta có y’(0) = -3. Do đó phương trình tiếp tuyến là: 5 3( 0)y x hay y = -3x +5. +) Phương trình tiếp tuyến tại của (C) tại điểm ( 3;5) . 2'( 3) 3( 3) 3 6y Do đó phương trình tiếp tuyến là: 5 6( 3)y x hay 6 6 3 5y x . +) Tương tự phương trình tiếp tuyến của (C) tại ( 3;5) là: 6 6 3 5y x . Ví dụ 2: Cho đồ thị (C) của hàm số 3 22 2 4y x x x . a) Viết phương trình tiếp tuyến với (C) tại giao điểm của (C) với trục hoành. b) Viết phương trình tiếp tuyến với (C) tại giao điểm của (C) với trục tung. c) Viết phương trình tiếp tuyến với (C) tại điểm x0 thỏa mãn y”(x0) = 0. Giải: Ta có 2' 3 4 2y x x . Gọi 0 0;M x y là tiếp điểm thì tiếp tuyến có phương trình: 0 0 0 0 0 0'( )( ) '( )( ) (1)y y y x x x y y x x x y a) Khi ( )M C Ox thì y0 = 0 và x0 là nghiệm phương trình: 3 | P a g e 3 22 2 4 0 2x x x x ; y’(2) = 6, thay các giá trị đã biết vào (1) ta được phương trình tiếp tuyến: 6( 2)y x b) Khi ( )M C Oy thì x0 = 0 0 (0) 4y y và 0'( ) '(0) 2y x y , thay các giá trị đã biết vào (1) ta được phương trình tiếp tuyến: 2 4y x . c) Khi x0 là nghiệm phương trình y”= 0. Ta có: y” = 6x – 4. y” = 0 0 0 2 2 88 6 4 0 3 3 27 x x x y y ; 0 2 2 '( ) ' 3 3 y x y Thay các giá trị đã biết vào (1) ta được phương trình tiếp tuyến: 2 100 3 27 y x Ví dụ 3: Cho hàm số 3 3 1y x x (C) a) Viết phương trình tiếp tuyến d với (C) tai điểm có hoành độ x=2. b)Tiếp tuyến d cắt lại đồ thị (C) tại điểm N, tìm tọa độ của điểm N. Giải a) Tiếp tuyến d tại điểm M của đồ thị (C) có hoành độ 0 02 3x y Ta có 2 0'( ) 3 3 '( ) '(2) 9y x x y x y Phương trình tiếp tuyến d tại điểm M của đồ thị (C) là 0 0 0'( )( ) 9( 2) 3 9 15y y x x x y y x y x Vậy phương trình tiếp tuyến d tại điểm M của đồ thị (C) là 9 15y x b) Giả sử tiếp tuyến d cắt (C) tại N Xét phương trình 3 3 2 2 3 1 9 15 12 16 0 2 2 8 0 4 x x x x x x x x x x Vậy 4; 51N là điểm cần tìm Ví dụ 4: Cho hàm số 3 3 1 ( )y x x C và điểm 0 0( , )A x y (C), tiếp tuyến của đồ thị (C) tại điểm A cắt (C) tại điểm B khác điểm A. tìm hoành độ điểm B theo 0x Lời giải: Vì điểm 0 0( , )A x y (C) 3 0 0 03 1y x x , ' 2 ' 2 0 03 3 ( ) 3 3y x y x x Tiếp tuyến của đồ thị hàm có dạng: ' 2 3 0 0 0 0 0 0 0 2 3 0 0 0 ( )( ) (3 3)( ) 3 1 (3 3)( ) 2 1 ( ) y y x x x y y x x x x x y x x x x d Phương trình hoành độ giao điểm của (d) và (C): 3 2 3 3 2 3 2 0 0 0 0 0 0 0 2 00 0 00 3 1 (3 3)( ) 2 1 3 2 0 ( ) ( 2 ) 0 ( ) 0 ( 0) 22 0 x x x x x x x x x x x x x x x xx x x x xx x Vậy điểm B có hoành độ 02Bx x 4 | P a g e Ví dụ 5: Viết phương trình tiếp tuyến với đồ thị (C): 2 1 x y x tại các giao điểm của (C) với đường thẳng (d): 3 2y x . + Phương trình hoành độ giao điểm của (d) và (C): 2 3 2 2 (3 2)( 1) 1 x x x x x x (x = 1 không phải là nghiệm phương trình) 23 6 0 0 ( 2) 2 ( 4)x x x y x y Vậy có hai giao điểm là: M1(0; -2) và M2(2; 4) + Ta có: 2 3 ' ( 1) y x . + Tại tiếp điểm M1(0; -2) thì y’(0) = -3 nên tiếp tuyến có phương trình: 3 2y x + Tại tiếp điểm M2(2; 4) thì y’(2) = -3 nên tiếp tuyến có phương trình: 3 10y x Tóm lại có hai tiếp tuyến thỏa mãn yêu cầu bài toán là: 3 2y x và 3 10y x . Ví dụ 6: Cho hàm số 3 2 1 1 3 2 3 m y x x (Cm). Gọi M là điểm thuộc đồ thị (Cm) có hoành độ bằng -1. Tìm m để tiếp tuyến với (Cm) tại M song song với đường thẳng d: 5x-y=0 Giải Ta có ' 2y x mx Đường thẳng d: 5x-y=0 có hệ số góc bẳng 5, nên để tiếp tuyến tại M song song với đường thẳng d trước hết ta cần có ' ( 1) 5 1 5 4y m m Khi 4m ta có hàm số 3 2 1 1 2 3 3 y x x ta có 0 1x thì 0 2y Phương trình tiếp tuyến có dạng ' 0 0 0( )( ) 5( 1) 2 5 3y y x x x y y x y x Rõ ràng tiếp tuyến song song với đường thẳng d Vậy 4m là giá trị cần tìm. Ví dụ 7: Cho hàm số 3 23y x x m (1). Tìm m để tiếp tuyến của đồ thị (1) tại điểm có hoành độ bằng 1 cắt các trục Ox, Oy lần lượt tại các điểm A và B sao cho diện tích tam giác OAB bằng 3 2 . Giải Với 0 01 2x y m M(1 ; m – 2) - Tiếp tuyến tại M là d: 20 0 0(3 6 )( ) 2y x x x x m d: y = -3x + m + 2. - d cắt trục Ox tại A: 2 2 0 3 2 ; 0 3 3 A A m m x m x A - d cắt trục Oy tại B: 2 (0 ; 2)By m B m 5 | P a g e - 2 3 1 3 2 | || | | || | 3 2 3 ( 2) 9 2 2 2 3 OAB m S OA OB OA OB m m 2 3 1 2 3 5 m m m m Vậy m = 1 và m = - 5 1.2. Dạng 2: Viết tiếp tuyến của đồ thi hàm số ( )y f x (C) khi biết trước hệ số góc của nó + Gọi 0 0( , )M x y là tiếp điểm, giải phương trình ' 0 0( )f x k x x , 0 0( )y f x + Đến đây trở về dạng 1,ta dê ̃dàng lập được tiếp tuyến của đồ thị: 0 0( )y k x x y Các dạng biểu diễn hệ số góc k: *) Cho trực tiếp: 3 5; 1; 3; ... 7 k k k k *) Tiếp tuyến tạo với chiều dương của trục Ox một góc , với 0 0 0 2 15 ;30 ;45 ; ; .... . 3 3 Khi đó hệ số góc k = tan . *) Tiếp tuyến song song với đường thẳng (d): y = ax + b. Khi đó hệ số góc k = a. *) Tiếp tuyến vuông góc với đường thẳng (d): y = ax + b 1 1ka k a . *) Tiếp tuyến tạo với đường thẳng (d): y = ax + b một góc . Khi đó, tan 1 k a ka . Ví dụ 8: Cho hàm số 3 23y x x (C). Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị (C) biết hệ số góc của tiếp tuyến k = -3. Giải: Ta có: 2' 3 6y x x Gọi 0 0( ; )M x y là tiếp điểm Tiếp tuyến tại M có hệ số góc ' 2 0 0 0( ) 3 6k f x x x Theo giả thiết, hệ số góc của tiếp tuyến k = - 3 nên: 2 20 0 0 0 03 6 3 2 1 0 1x x x x x Vì 0 01 2 (1; 2)x y M . Phương trı̀nh tiếp tuyến cần tìm là 3( 1) 2 3 1y x y x Ví dụ 9: Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số 3 23 1y x x (C). Biết tiếp tuyến đó song song với đường thẳng y = 9x + 6. Giải: Ta có: 2' 3 6y x x Gọi 0 0( ; )M x y là tiếp điểm Tiếp tuyến tại M có hệ số góc ' 2 0 0 0( ) 3 6k f x x x Theo giả thiết, tiếp tuyến đó song song với đường thẳng y = 9x + 6 tiếp tuyến có hệ số góc k = 9 02 20 0 0 0 0 1 ( 1; 3) 3 6 9 2 3 0 3 (3;1) x M x x x x x M 6 | P a g e Phương trı̀nh tiếp tuyến của (C) tại M(-1;-3) là: 9( 1) 3 9 6y x y x (loại) Phương trı̀nh tiếp tuyến của (C) tại M(3;1) là: 9( 3) 1 9 26y x y x Ví dụ 10: Cho hàm số 3 3 2y x x (C). Viết phương trình tiếp tuyến của (C) biết tiếp tuyến đó vuông góc với đường thẳng 1 9 y x . Giải: Ta có 2' 3 3y x . Do tiếp tuyến của (C) biết tiếp tuyến đó vuông góc với đường thẳng 1 9 y x nên hệ số góc của tiếp tuyến k = 9. Do đó 2 2' 3 3 9 4 2.y k x x x +) Với x = 2 4y . Pttt tại điểm có hoành độ x = 2 là: 9( 2) 4 9 14.y x y x +) Với 2 0x y . Pttt tại điểm có hoành độ x = - 2 là: 9( 2) 0 9 18y x y x . Vậy có hai tiếp tuyến củả (C) vuông góc với đường thẳng 1 9 y x là: y =9x - 14 và y = 9x + 18. Ví dụ 11: Lập phương trình tiếp tuyến với đồ thị (C) của hàm số: 4 2 1 2 4 y x x , biết tiếp tuyến vuông góc với đường thẳng (d): 5 2010 0 x y . Giải: (d) có phương trình: 1 402 5 y x nên (d) có hệ số góc là - 1 5 . Gọi là tiếp tuyến cần tìm có hệ số góc k thì 1 . 1 5 ( ( )) 5 k k do d . Ta có: 3' 4y x x nên hoành độ tiếp điểm là nghiệm phương trình: 3 4 5x x 3 2 94 5 0 ( 1)( 5) 0 1 0 1 4 x x x x x x x y Vậy tiếp điểm M có tọa độ là 9 1; 4 M Tiếp tuyến có phương trình: 9 11 5( 1) 5 4 4 y x y x Vậy tiếp tuyến cần tìm có phương trình: 11 5 4 y x . Ví dụ 12: Cho hàm số 2 2 3 x y x (C). Viết phương trình tiếp tuyến với (C) biết rằng tiếp tuyến 7 | P a g e cắt trục hoành tại A, trục tung tại B sao cho tam giác OAB vuông cân tại O, với O là góc tọa độ. Giải Ta có: ' 2 1 (2 3) y x Vì tiếp tuyến tạo với hai trục tọa độ một tam giác vuông cân nên hệ số góc của tiếp tuyến là: 1k Khi đó gọi 0 0;M x y là tiếp điểm của tiếp tuyến với đồ thị (C) ta có ' 0( ) 1y x 0 2 00 21 1 1(2 3) x xx Với 0 1x thì 0 1y lúc đó tiếp tuyến có dạng y x (trường hợp này loại vì tiếp tuyến đi qua góc tọa độ, nên không tạo thành tam giác OAB) Với 0 2x thì 0 4y lúc đó tiếp tuyến có dạng 2y x Vậy tiếp tuyến cần tìm là 2y x Ví dụ 13: Cho hàm số y = 2 1 1 x x có đồ thị (C). Lập phương trình tiếp tuyến của đồ thị (C) sao cho tiếp tuyến này cắt các trục Ox, Oy lần lượt tại các điểm A và B thỏa mãn OA = 4OB. Giải Giả sử tiếp tuyến d của (C) tại 0 0( ; ) ( )M x y C cắt Ox tại A, Oy tại B sao cho 4OOA B . Do OAB vuông tại O nên 1 tan 4 OB A OA Hệ số góc của d bằng 1 4 hoặc 1 4 . Hệ số góc của d là 0 2 2 0 0 1 1 1 ( ) 0 ( 1) ( 1) 4 y x x x 0 0 0 0 3 1 ( ) 2 5 3 ( ) 2 x y x y Khi đó có 2 tiếp tuyến thỏa mãn là: 1 3 1 5 ( 1) 4 2 4 4 1 5 1 13 ( 3) 4 2 4 4 y x y x y x y x . 1.3. Dạng 3: Tiếp tuyến đi qua điểm Cho đồ thị (C): y = f(x). Viết phương trình tiếp tuyến với (C) biết tiếp tuyến đi qua điểm ( ; )A . Cách giải + Tiếp tuyến có phương trình dạng: 0 0 0( ) '( )( )y f x f x x x , (với x0 là hoành độ tiếp điểm). + Tiếp tuyến qua ( ; )A nên 0 0 0( ) '( )( ) (*)f x f x x + Giải phương trình (*) để tìm x0 rồi suy ra phương trình tiếp tuyến. Ví dụ 14: Cho đồ thị (C): 3 3 1y x x , viết phương trình tiếp tuyến với (C) biết tiếp tuyến đi qua điểm A(-2; -1). Giải: 8 | P a g e Ta có: 2' 3 3y x Gọi M 30 0 0; 3 1x x x là tiếp điểm. Hệ số góc của tiếp tuyến là 20 0'( ) 3 3y x x . Phương trình tiếp tuyến với (C) tại M là : 3 20 0 0 03 1 (3 3)( )y x x x x x qua A(-2;-1) nên ta có: 3 20 0 0 01 3 1 (3 3)( 2 )x x x x 3 20 03 4 0x x 0 02 0 0 0 0 0 1 1 ( 1)( 4 4) 0 2 1 x y x x x x y Vậy có hai tiếp tuyến cần tìm có phương trình là: : 1; : 9 17y y x Ví dụ 15: Cho (C) là đồ thị hàm số 1 2 1 x y x . Viết phương trình tiếp tuyến với (C), biết tiếp tuyến đó cắt trục hoành, trục tung tương ứng tại các điểm A, B thỏa mãn OAB vuông cân tại gốc tọa độ O. Giải: Gọi 0 0;M x y là tiếp điểm. Tiếp tuyến với (C) tại M phải thỏa mãn song song với các đường thẳng y = x hoặc y = -x. Ta có: 2 1 ' (2 1) y x nên tiếp tuyến với (C) tại M có hệ số góc là: 0 2 0 1 '( ) 0 (2 1) y x x Vậy tiếp tuyến với (C) tại M song song với đường thẳng d: y = -x Do đó, 202 0 1 1 (2 1) 1 (2 1) x x ; ( 0 1 2 x không là nghiệm phương trình) 0 0 0 0 0 0 2 1 1 0 1 2 1 1 1 0 x x y x x y . Vậy có hai tiếp điểm là: 1 2(0;1) , ( 1;0)M M . + Tại điểm M1(0; 1) ta có phương trình tiếp tuyến là: y = - x + 1: thỏa mãn song song với d + Tại điểm M2(-1; ) ta có phương trình tiếp tuyến là: y = - x - 1: thỏa mãn song song với d Vậy có hai tiếp tuyến cần tìm có phương trình là: 1; 1y x y x Ví dụ 16: Cho hàm số 3 1 x y x . a) Khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị (C) của hàm số. b) Cho điểm ( ; )o o oM x y thuộc đồ thị (C). Tiếp tuyến của (C) tại M0 cắt các tiệm cận của (C) tại các điểm A và B. Chứng minh Mo là trung điểm của đoạn thẳng AB. Giải a) HS tự làm b) ( ; )o o oM x y (C) 0 0 4 1 1 y x . Phương trình tiếp tuyến (d) tại M0: 0 02 0 4 ( ) ( 1) y y x x x 9 | P a g e Giao điểm của (d) với các tiệm cận là: 0 0(2 1;1), (1;2 1)A x B y . 0 0; 2 2 A B A Bx x y yx y M0 là trung điểm AB. Ví dụ 17: Cho hàm số: 2 1 x y x (C) a) Khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị (C) của hàm số. b) Chứng minh rằng mọi tiếp tuyến của đồ thị (C) đều lập với hai đường tiệm cận một tam giác có diện tích không đổi. Giải a) Tự làm b) Giả sử M 2 ; 1 a a a (C). PTTT (d) của (C) tại M: 2 ( ).( ) 1 a y y a x a a 2 2 2 3 4 2 ( 1) ( 1) a a y x a a Các giao điểm của (d) với các tiệm cận là: 5 1; 1 a A a , (2 1;1)B a . 6 0; 1 IA a 6 1 IA a ; (2 2;0)IB a 2 1IB a Diện tích IAB : S IAB = 1 . 2 IA IB = 6 (đvdt) ĐPCM. Ví dụ 18: Cho hàm số 2 3 2 x y x . 1) Khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị (C) của hàm số. 2) Cho M là điểm bất kì trên (C). Tiếp tuyến của (C) tại M cắt các đường tiệm cận của (C) tại A và B. Gọi I là giao điểm của các đường tiệm cận. Tìm tọa độ điểm M sao cho đường tròn ngoại tiếp tam giác IAB có diện tích nhỏ nhất. Giải Giả sử 00 0 0 2 3 ; , 2 2 x M x x x , 0 2 0 1 '( ) 2 y x x Phương trình tiếp tuyến () với (C) tại M: 0 02 0 0 2 31 ( ) 22 x y x x xx Tọa độ giao điểm A, B của () với hai tiệm cận là: 0 0 0 2 2 2; ; 2 2;2 2 x A B x x Ta thấy 0 0 2 2 2 2 2 A B M xx x x x , 0 0 2 3 2 2 A B M xy y y x suy ra M là trung điểm của AB. Mặt khác I(2; 2) và IAB vuông tại I nên đường tròn ngoại tiếp tam giác IAB có diện tích 10 | P a g e S = 2 2 2 20 0 0 2 0 0 2 3 1 ( 2) 2 ( 2) 2 2 ( 2) x IM x x x x Dấu “=” xảy ra khi 02 0 2 00 11 ( 2) 3( 2) x x xx Do đó điểm M cần tìm là M(1; 1) hoặc M(3; 3) Ví dụ 19: Cho hàm số 2 1 1 x y x . Tìm tọa độ điểm M sao cho khoảng cách từ điểm ( 1; 2)I tới tiếp tuyến của (C) tại M là lớn nhất. Giải. Nếu 0 0 3 ; 2 ( ) 1 M x C x thì tiếp tuyến tại M có phương trình 02 0 0 3 3 2 ( ) 1 ( 1) y x x x x hay 20 0 03( ) ( 1) ( 2) 3( 1) 0x x x y x Khoảng cách từ ( 1;2)I tới tiếp tuyến là 0 0 0 4 4 200 02 0 3( 1 ) 3( 1) 6 1 6 99 ( 1)9 1 ( 1) ( 1) x x x d xx x x . Theo bất đẳng thức Côsi 202 0 9 ( 1) 2 9 6 ( 1) x x , vây 6d . Khoảng cách d lớn nhất bằng 6 khi 22 0 0 02 0 9 ( 1) 1 3 1 3 ( 1) x x x x . Vậy có hai điểm M: 1 3;2 3M hoặc 1 3;2 3M Ví dụ 20: Cho hàm số 2 1 1 x y x . Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị (C), biết rằng tiếp tuyến cách đều hai điểm A(2; 4), B(4; 2). Giải Gọi x0 là hoành độ tiếp điểm ( 0 1x ). PTTT (d) là 002 0 0 2 11 ( ) ( 1) 1 x y x x x x 2 20 0 0( 1) 2 2 1 0x x y x x Ta có: ( , ) ( , )d A d d B d 2 2 2 20 0 0 0 0 02 4( 1) 2 2 1 4 2( 1) 2 2 1x x x x x x 0 0 01 0 2x x x Vậy có ba phương trình tiếp tuyến: 1 5 ; 1; 5 4 4 y x y x y x 11 | P a g e Chú ý: Bài toán này có thể giải bằng cách sau: Tiếp tuyến cách đều A, B nên có 2 khả năng: Tiếp tuyến song song (trùng) AB hoặc tiếp tuyến đi qua trung điểm của AB Ví dụ 21: Cho hàm số 2 ( ) 1 x y C x tìm điểm M ( )C sao cho tiếp tuyến của đồ thị hàm số tại M cắt hai trục tọa độ tại A, B sao cho tam giác OAB có diện tích bằng 1 4 Giải: Gọi 00 0 0 0 2 ( , ) ( ) 1 x M x y C y x , 2 2 ' ( 1) y x Tiếp tuyến tại M có dạng: 2 0 0 0 0 0 02 2 2 0 0 0 0 2 22 2 '( )( ) ( ) ( ) ( 1) 1 ( 1) ( 1) x x y y x x x y y x x y x d x x x x Gọi ( ) oxA d tọa độ điểm A là nghiệm của hệ: 2 20 22 2 0 00 0 22 ( ,0)( 1) ( 1) 0 0 x y x x x A xx x y y Gọi ( ) oyB d tọa độ điểm B là nghiệm của hệ: 2 0 2 2 2 2 0 0 0 0 2 2 0 0 22 0 2 2 (0, )( 1) ( 1) ( 1) ( 1) 0 x y x x x x Bx x y x x x Tam giác OAB vuông tại O ; OA = 2 20 0x x ; OB = 2 2 0 0 2 2 0 0 2 2 ( 1) ( 1) x x x x Diện tích tam giác OAB: S = 1 2 OA.OB = 4 0 2 0 21 1 . 2 ( 1) 4 x x 2 2 0 0 0 04 2 0 0 0 0 2 2 0 0 0 0 0 0 1 2 1 2 1 0 2 4 ( 1) 2 2 1 2 1 1 ( ) 1 1 x x x x x y x x x x x x vn x y Vậy tìm được hai điểm M thỏa mãn yêu cầu bài toán: 1 2 1 ( ; 2) ; (1,1) 2 M M Bài tập tự luyện Bài 1. Cho hàm số 3 23 2 5 ( )y x x x C . Viết phương trình tiếp tuyến tại điểm có hoành độ x = 1 12 | P a g e Bài 2. Cho hàm số 3 1 2 3 3 y x x , viết phương trình tiếp tuyến biết tiếp tuyến vuông góc với đường thẳng 1 2 ( ) 3 3 y x d Bài 3. Cho hàm số 4 2 6y x x . Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị (C) biết tiếp tuyến đó vuông góc với đường thẳng d: 1 1 6 y x Bài 4. Lập phương trình tiếp tuyến với đồ thị (C) của hàm số 2 1 1 x y x . Biết tiếp tuyến đi qua điểm A(-1; 3). Bài 5. Cho hàm số: y = 2 2 x x có đồ thị (C). Viết phương trình tiếp tuyến của (C) đi qua A(-6,5) Bài 6. Lập phương trình tiếp tuyến của đồ thị (C) của hàm số y = 2x3 + 3x2 - 12x - 1 kẻ từ điểm 23 ; 2 9 A Bài 7. Cho hàm số 2 3 2 x y x có đồ thị (C). a) Khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị của hàm số (C) b) Tìm trên (C) những điểm M sao cho tiếp tuyến tại M của (C) cắt hai tiệm cận của (C) tại A, B sao cho AB ngắn nhất Bài 8. Cho hàm số 3 1 ( 1)y x m x ( )mC .Tìm m để tiếp tuyến của ( )mC tại giao điểm của nó với trục tung tạo với hai trục tọa độ một tam giác có diện tích bằng 8. 2. Chủ đề 2: Cực trị của hàm số. 2.1. Kiến thức cơ bản 2.1.1. Các quy tắc tìm các điểm cực trị của hàm số: QUY TẮC I QUY TẮC II Bước 1: Tìm TXĐ Bước 2: Tính /f x . Xác định các điểm tới hạn. Bước 3: Lập bảng biến thiên. Kết luận. Bước 1: Tìm TXĐ Bước 2: Tính /f x . Giải phương trình / 0f x và kí hiệu ix ( 1, 2,...i ) là các nghiệm của nó. Bước 3: Tính / /f x và / / if x . Kết luận 2.1.2. Sự tồn tại cực trị a/ Điều kiện để hàm số có cực trị tại x = x0: 13 | P a g e 0 0 '( ) 0 ' dôi dau qua x y x y hoặc 0)('' 0)(' 0 0 xy xy b/ Điều kiện để hàm số có cực đại tại x0: 0 0 '( ) 0 ' doi dau tu . y x y sang qua x hoặc 0)('' 0)(' 0 0 xy xy c/ Điều kiện để hàm số có cực tịểu tại x0: 0 0 '( ) 0 ' ñoåi dagu tö ø y x y sang qua x hoặc 0 0 y '(x ) 0 y ''( x ) 0 d/ Điều kiện để hàm bậc 3 có cực trị (có cực đại, cực tiểu): y’= 0 có hai nghiệm phân biệt a 0 0 e/ Điều kiện để hàm bậc 4 có 3 cực trị: y/ = 0 có 3 nghiệm phân biệt. 2.1.3. Tìm điều kiện để các điểm cực trị của hàm số thỏa mãn điều kiện cho trước. Phương pháp: Tìm điều kiện để hàm số có cực trị Biễu diễn điều kiện của bài toán qua tọa độ các điểm cực trị của đồ thị hàm số, từ đó đưa ra điều kiện của tham số. 2.2. Ví dụ và bài tập Vı́ dụ 1: Tìm cực trị của của hàm số 3 2 1 1 2 2 3 2 y x x x . Giải Cách 1. * Tập xác định:R. Ta có: 2 1 ' 2; ' 0 2 x y x x y x . * Bảng biến thiên: x – 1 2 y’ + 0 – 0 + y Vậy hàm số đạt cực đại tại x = -1 và giá trị cực đại yCĐ 19 1 6 y 14 | P a g e Hàm số đạt cực tiểu tại x = 2 và giá trị cực tiểu yCT 4 2 3 y . Cách 2. (Sử dụng quy tắc 2) * Tập xác định:. Ta có: 2 1 ' 2; ' 0 2 x y x x y x . * '' 2 1, '' 1 3 0y x y nên hàm số đạt cực đại tại điểm x = -1 và giá trị cực đại yCĐ 19 1 6 y * '' 2 3 0y nên hàm số đạt cực tiểu tại x = 2 và giá trị cực tiểu . Vı́ dụ 2: Tìm cực trị của các hàm số sau: a) 1 cos os2 1 2 y x c x b) 2 1 3sinx cos 2 x y x (?) Ta thấy hàm số này rất khó xét dấu của y’, do đó hãy sử dụng quy tắc 2 để tìm cực trị? Giải a) TXĐ: D=R * ' sinx sin 2y x sinx 0 ' 0 sinx(1 2cos ) 0 21 2cos 32 x k y x x nx * " cos 2 os2y x c x Ta có "( ) os( ) 2 os( 2 ) 1 2 0y k c k c k Hàm số đạt cực tiểu tại: ( )x k k 1 3 1 0 2 2 2 2 4 " 2 os - 2cos 3 3 3 y n c Hàm số đạt cực tiểu tại: 2 2 ( ) 3 x n n Z b) TXĐ: D=R. * ' 3cos sinx 1y x ' 0 3cos sinx 1y x 3 1 1 cos sinx 2 2 2 x 1 sin x sin 3 2 6 2 2 7 2 6 x k x k * " 3sinx cosy x Ta có: 15 | P a g e + " 2 3sin cos 3 0 2 2 2 y k + 7 " 2 3 0 6 y k Vậy hàm số đạt cực đại tại 2 2 x k Hàm số đạt cực tiểu tại 7 2 6 x k * Giáo viên cần làm cho học sinh hiểu rõ thế mạnh của việc sử dụng quy tắc 1 và quy tắc 2. Chú ý: Quy tắc 1 có ưu điểm là chỉ cần tính đạo hàm cấp một rồi xét dấu y’ và lập bảng xét dấu y’, từ đó suy ra các điểm cực trị. Nhưng quy tắc 1 có nhược điểm là nó đòi hỏi phải xét dấu y’, điều này không phải bao giờ cũng đơn giản. Nếu bài toán không yêu cầu tìm điểm cực trị thì quy tắc 1 là hơi thừa, khi đó ta sử dụng quy tắc 2. Song quy tắc 2 cũng có nhược điểm là nhiều khi việc tính y” là rất phức tạp, đặc biệt khi không sử dụng được trong trường hợp , 0( )f x = ,, 0( )f x =0. Quy tắc 1 thường được dùng cho các hàm đa thức, hàm phân thức và tích các lũy thừa. Quy tắc 2 thường được sử dụng cho các hàm lượng giác. Vı́ dụ 3: Tìm m để hàm số: 3 2 2 21 2 3 1 5 3 y x m m x m x m đạt cực tiểu tại x 2. Giải: 2 2 22 2 3 1y x x m m x m 22 2 2y x x m m Để hàm số đạt cực tiểu tại x 2 thì 2 2 2 0 4 3 0 1 3 0 3 2 0 1 00 y m m m m m y m mm m Vı́ dụ 4: Cho hàm số 3 2( ) 3 1 1y f x mx mx m x , m là tham số. Xác định các giá trị của m để hàm số ( )y f x không có cực trị. Giải + Khi m = 0 1y x , nên hàm số không có cực trị. + Khi 0m 2' 3 6 1y mx mx m Hàm số không có cực trị khi và chỉ khi ' 0y không có nghiệm hoặc có nghiệm kép 2 2' 9 3 1 12 3 0m m m m m 1 0 4 m Vậy 0 4m là gtct Vı́ dụ 5: Cho hàm số 3 2 2(2 1) ( 3 2) 4y x m x m m x (m là tham số) có đồ thị là (Cm). Xác định m để (Cm) có các điểm cực đại và cực tiểu nằm về hai phía của trục tung. Giải 16 | P a g e 2 23 2(2 1) ( 3 2)y x m x m m . (Cm) có các điểm CĐ và CT nằm về hai phía của trục tung PT 0y có 2 nghiệm trái dấu 23( 3 2) 0m m 1 2m . Vı́ dụ 6: Tìm m để hàm số 3 21 11 3 2 3 3 f x mx m x m x đạt cực trị tại x1, x2 thỏa mãn 1 22 1x x . Giải: Hàm số có CĐ, CT 2 2 1 3 2 0f x mx m x m có 2 nghiệm phân biệt 20 1 3 2 0m m m m 6 61 0 12 2m (*) Với điều kiện (*) thì 0f x có 2 nghiệm phân biệt x1, x2 và hàm số f (x) đạt cực trị tại x1, x2. Theo định lý Viet ta có: 1 2 1 2 2 1 3 2;m mx x x x m m Ta có: 1 2 2 1 2 1 2 12 2 3 42 1 1 ;m mm m mx x x x m m m m m 3 22 3 4 2 3 4 3 2mm m m m m m m m m 2 2 3 m m Cả 2 giá trị này đều thỏa mãn điều kiện (*). Vậy 1 22 1x x 22 3 m m Ví dụ 7. Cho hàm số 3 2 33 4y x mx m (m là tham số) có đồ thị là (Cm). Xác định m để (Cm) có các điểm cực đại và cực tiểu đối xứng nhau qua đường thẳng y = x. Giải Ta có: y’ = 3x2 6mx = 0 0 2 x x m Để hàm số có cực đại và cực tiểu thì m 0. Giả sử hàm số có hai điểm cực trị là: A(0; 4m3), B(2m; 0) 3(2 ; 4 )AB m m Trung điểm của đoạn AB là I(m; 2m3) Điều kiện để AB đối xứng nhau qua đường thẳng y = x là AB vuông góc với đường thẳng y = x và I thuộc đường thẳng y = x 3 3 2 4 0 2 m m m m Giải hệ phương trình ta được 2 2 m ; m = 0 Kết hợp với điều kiện ta có: 2 2 m 17 | P a g e Ví dụ 8. Cho hàm số 3 2 2 33 3( 1)y x mx m x m m (1). Tìm m để hàm số (1) có cực trị đồng thời khoảng cách từ điểm cực đại của đồ thị hàm số đến gốc tọa độ O bằng 2 lần khoảng cách từ điểm cực tiểu của đồ thị hàm số đến gốc tọa độ O. Giải Ta có 2 23 6 3( 1)y x mx m Hàm số (1) có cực trị thì PT 0y có 2 nghiệm phân biệt 2 22 1 0x mx m có 2 nhiệm phân biệt 1 0, m Khi đó, điểm cực đại ( 1;2 2 )A m m và điểm cực tiểu ( 1; 2 2 )B m m Ta có 2 3 2 2 2 6 1 0 3 2 2 m OA OB m m m . Ví dụ 9. Cho hàm số 4 2 22 1 my x m x C (1). Tìm m dể hàm số (1) có ba điểm cực trị là ba đỉnh của một tam giác vuông cân. Giải Ta có: 3 2 2 2 2 2 0 ' 4 4 4 0 0 (*) x y x m x x x m m x m Với điều kiện (*) thì hàm số (1) có ba điểm cực trị. Gọi ba điểm cực trị là: 4 40;1 ; ;1 ; ;1A B m m C m m . Do đó nếu ba điểm cực trị tạo thành một tam giác vuông cân, thì đỉnh sẽ là A. Do tính chất của hàm số trùng phương, tam giác ABC đã là tam giác cân rồi, cho nên để thỏa mãn điều kiện tam giác là vuông, thì AB vuông góc với AC. 4 4; ; ; ; 2 ;0AB m m AC m m BC m Tam giác ABC vuông khi: 2 2 2 2 2 8 2 84BC AB AC m m m m m 2 4 42 1 0; 1 1m m m m Vậy với m = -1 và m = 1 thì thỏa mãn yêu cầu bài toán. Ví dụ 10. Cho hàm số 4 2 22 1y x m x (1).Tìm tất cả các giá trị m để đồ thị hàm số (1) có ba điểm cực trị A, B, C và diện tích tam giác ABC bằng 32 (đơn vị diện tích). Giải +) Ta có y’ = 4x3 – 4m2x ; y’ = 0 2 2 0x x m ; ĐK có 3 điểm cực trị: m 0 +) Tọa độ ba điểm cực trị: A(0 ; 1), B(- m ; 1 – m4), C(m ; 1 – m4) ; +) CM tam giác ABC cân đỉnh A. Tọa độ trung điểm I của BC là I(0 ; 1 – m4). +) 541 . 32 2 2 ABCS AI BC m m m m (tm) 18 | P a g e Ví dụ 11. Cho hàm số 4 22 1y x mx m (1), với m là tham số thực. Xác định m để hàm số (1) có ba điểm cực trị, đồng thời các điểm cực trị của đồ thị tạo thành một tam giác có bán kính đường tròn ngoại tiếp bằng 1. Giải ' 3 2 2 0 4 4 4 0 x y x mx x x m x m Hàm số đã cho có ba điểm cực trị pt ' 0y có ba nghiệm phân biệt và 'y đổi dấu khi x đi qua các nghiệm đó 0m Khi đó ba điểm cực trị của đồ thị hàm số là: 2 20; 1 , ; 1 , ; 1A m B m m m C m m m 2 1 . 2 ABC B A C BS y y x x m m ; 4 , 2AB AC m m BC m 4 3 2 1 2. . 1 1 2 1 0 5 14 4 2 ABC m m m mAB AC BC R m m S m m m Bài
Tài liệu đính kèm: