Lemonmath
English

Ôn tập: đạo hàm và khảo sát hàm số

Bài 7.2 · 40 phút đọc · Cập nhật

Chủ đề này thường có mặt ở cả ba phần của đề: vài câu ngắn ở Phần I (đọc bảng biến thiên, tìm tiệm cận), thường một câu đúng/sai về một hàm số ở Phần II, và một hai câu giá trị lớn nhất, nhỏ nhất ở Phần III, tổng cộng thường khoảng 1,51{,}5 đến 2,52{,}5 điểm.

Chi tiết nằm ở các bài cực trị, giá trị lớn nhất, nhỏ nhất, tiệm cận và khảo sát hàm số.

Tính đơn điệu và cực trị

Dạng câu hỏi thường gặp: cho f′(x)f'(x) dạng tích, hỏi khoảng đồng biến, nghịch biến hoặc số điểm cực trị; cho hàm bậc ba, bậc bốn, hỏi giá trị cực đại, cực tiểu.

Với câu đúng/sai, ta tính đạo hàm và các giá trị cực trị một lần cho cả bốn ý.

Giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất

Tiệm cận

Bẫy hay gặp: mẫu số bằng 00 tại x0x_0 nhưng tử số cũng bằng 00 tại đó; sau khi rút gọn, x0x_0 có thể không còn là tiệm cận đứng.

Bảng biến thiên và đọc đồ thị

Từ bảng biến thiên hoặc đồ thị, ta đọc được khoảng đơn điệu, cực trị, giá trị lớn nhất, nhỏ nhất và số nghiệm của phương trình f(x)=kf(x)=k: đó là số giao điểm của đồ thị với đường thẳng nằm ngang y=ky=k.

Để nhận dạng hàm bậc ba y=ax3+bx2+cx+dy=ax^3+bx^2+cx+d từ đồ thị, ta kiểm tra lần lượt: nhánh phải đi lên thì a>0a>0; giao điểm với trục tung là (0;d)(0; d); hoành độ hai điểm cực trị là nghiệm của y′y'.

-112345-3-212345xyO(1; 3)(3; -1)(0; -1)
Đồ thị của một hàm bậc ba

Thuật ngữ

Bài tập

Mỗi bài có phần kiến thức và gợi ý các bước. Hãy tự làm trước, rồi mới bấm xem lời giải.

Bài 1 Trắc nghiệm

Hàm số y=x4−2x2+1y=x^4-2x^2+1 có bao nhiêu điểm cực trị? A. 33. B. 11. C. 22. D. 00.

Kiến thức và gợi ý cách làm

Kiến thức: điểm cực trị là nghiệm của y′y' mà tại đó y′y' đổi dấu.

Gợi ý các bước:

  1. Phân tích y′=4x3−4xy'=4x^3-4x.
  2. Xét dấu qua từng nghiệm.
Xem lời giải

y′=4x(x−1)(x+1)y'=4x(x-1)(x+1) có ba nghiệm đơn −1-1, 00, 11, và y′y' đổi dấu qua mỗi nghiệm.

Đáp số. A.

Bài 2 Trắc nghiệm

Đồ thị hàm số y=3x−1x−2y=\dfrac{3x-1}{x-2} có tiệm cận đứng và tiệm cận ngang lần lượt là A. x=2x=2 và y=3y=3. B. x=−2x=-2 và y=3y=3. C. x=2x=2 và y=12y=\dfrac12. D. x=3x=3 và y=2y=2.

Kiến thức và gợi ý cách làm

Kiến thức: y=ax+bcx+dy=\dfrac{ax+b}{cx+d} có tiệm cận đứng x=−dcx=-\dfrac dc và tiệm cận ngang y=acy=\dfrac ac.

Gợi ý các bước:

  1. Tìm nghiệm của mẫu và kiểm tra tử khác 00 tại đó.
  2. Lấy tỉ số hai hệ số của xx.
Xem lời giải

Mẫu bằng 00 tại x=2x=2, tử bằng 5≠05\ne0, nên x=2x=2 là tiệm cận đứng. lim⁡x→±∞y=3\lim\limits_{x\to\pm\infty}y=3. Phương án C lấy tỉ số hai hệ số tự do −1−2\dfrac{-1}{-2}.

Đáp số. A.

Bài 3 Trả lời ngắn

Gọi MM, mm là giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của y=x+4xy=x+\dfrac4x trên đoạn [1;5][1; 5]. Tính M+mM+m.

Kiến thức và gợi ý cách làm

Kiến thức: so sánh giá trị tại nghiệm của y′y' thuộc (1;5)(1; 5) và tại hai đầu mút.

Gợi ý các bước:

  1. Giải y′=1−4x2=0y'=1-\dfrac{4}{x^2}=0.
  2. Tính y(1)y(1), y(2)y(2), y(5)y(5).
Xem lời giải

y′=0  ⟺  x=2y'=0\iff x=2 (loại x=−2x=-2). y(1)=5y(1)=5, y(2)=4y(2)=4, y(5)=5+0,8=5,8y(5)=5+0{,}8=5{,}8. Vậy M=5,8M=5{,}8, m=4m=4.

Đáp số. 9,89{,}8.

Bài 4 Tự luận

Tìm các đường tiệm cận của đồ thị hàm số y=x2+x+1x−1y=\dfrac{x^2+x+1}{x-1}.

Kiến thức và gợi ý cách làm

Kiến thức: chia tử cho mẫu để viết y=ax+b+rx−1y=ax+b+\dfrac{r}{x-1}.

Gợi ý các bước:

  1. Thực hiện phép chia đa thức.
  2. Xét giới hạn khi x→1±x\to1^\pm và hiệu y−(ax+b)y-(ax+b) khi x→±∞x\to\pm\infty.
Xem lời giải

Phép chia cho x2+x+1=(x−1)(x+2)+3x^2+x+1=(x-1)(x+2)+3, nên y=x+2+3x−1y=x+2+\dfrac{3}{x-1}. Khi x→1+x\to1^+, y→+∞y\to+\infty, nên x=1x=1 là tiệm cận đứng. Khi x→±∞x\to\pm\infty, y−(x+2)=3x−1→0y-(x+2)=\dfrac{3}{x-1}\to0, nên y=x+2y=x+2 là tiệm cận xiên. Đồ thị không có tiệm cận ngang vì y→±∞y\to\pm\infty.

Đáp số. Tiệm cận đứng x=1x=1, tiệm cận xiên y=x+2y=x+2.

Bài 5 Đúng/Sai

Hàm số y=f(x)y=f(x) có đạo hàm f′(x)=x(x−1)2(x+2)f'(x)=x(x-1)^2(x+2) với mọi x∈Rx\in\mathbb{R}.

a) Hàm số có ba điểm cực trị.

b) Hàm số đạt cực tiểu tại x=0x=0.

c) Hàm số đồng biến trên khoảng (0;+∞)(0; +\infty).

d) f(−1)>f(0)f(-1)>f(0).

Kiến thức và gợi ý cách làm

Kiến thức: nghiệm bội chẵn không làm f′f' đổi dấu.

Gợi ý các bước:

  1. Lập bảng xét dấu f′f' với các nghiệm −2-2, 00, 11.
  2. Xét từng ý.
Xem lời giải

Dấu của f′f': dương trên (−∞;−2)(-\infty; -2), âm trên (−2;0)(-2; 0), dương trên (0;1)(0; 1) và (1;+∞)(1; +\infty).

a) Sai: tại x=1x=1 không đổi dấu; chỉ có hai điểm cực trị x=−2x=-2 và x=0x=0.

b) Đúng: f′f' đổi dấu từ −- sang ++ tại x=0x=0.

c) Đúng: f′≥0f'\ge0 trên (0;+∞)(0; +\infty) và chỉ bằng 00 tại x=1x=1.

d) Đúng: ff nghịch biến trên (−2;0)(-2; 0) và −1<0-1<0.

Đáp số. a) Sai; b) Đúng; c) Đúng; d) Đúng.

Bài 6 Trả lời ngắn

Nồng độ một loại thuốc trong máu sau khi uống tt giờ là C(t)=5tt2+4C(t)=\dfrac{5t}{t^2+4} (mg/l), t≥0t\ge0. Nồng độ cao nhất bằng bao nhiêu mg/l?

Kiến thức và gợi ý cách làm

Kiến thức: đạo hàm của thương (uv)′=u′v−uv′v2\left(\dfrac uv\right)'=\dfrac{u'v-uv'}{v^2}; giá trị lớn nhất trên nửa khoảng [0;+∞)[0; +\infty).

Gợi ý các bước:

  1. Tính C′(t)C'(t) và tìm nghiệm dương.
  2. Xét dấu C′C', chú ý C(0)=0C(0)=0 và C(t)→0C(t)\to0 khi t→+∞t\to+\infty.
Xem lời giải

C′(t)=5(t2+4)−5t⋅2t(t2+4)2=5(4−t2)(t2+4)2.C'(t)=\frac{5(t^2+4)-5t\cdot2t}{(t^2+4)^2}=\frac{5(4-t^2)}{(t^2+4)^2}. Với t≥0t\ge0, C′>0C'>0 khi t<2t<2 và C′<0C'<0 khi t>2t>2. Nồng độ cao nhất là C(2)=108=1,25C(2)=\dfrac{10}{8}=1{,}25 mg/l, sau 22 giờ.

Đáp số. 1,251{,}25.

Bài 7 Trắc nghiệm

Hàm số y=f(x)y=f(x) liên tục trên R\mathbb{R} có bảng biến thiên:

xx −∞-\infty 00 22 +∞+\infty
f′(x)f'(x) ++ 00 −- 00 ++
f(x)f(x) −∞-\infty ↗\nearrow 11 ↘\searrow −3-3 ↗\nearrow +∞+\infty

Số nghiệm của phương trình 2f(x)+6=02f(x)+6=0 là A. 11. B. 22. C. 33. D. 00.

Kiến thức và gợi ý cách làm

Kiến thức: số nghiệm của f(x)=kf(x)=k là số giao điểm của đồ thị với đường thẳng y=ky=k.

Gợi ý các bước:

  1. Đưa về f(x)=−3f(x)=-3.
  2. Đọc bảng: −3-3 là giá trị cực tiểu.
Xem lời giải

2f(x)+6=0  ⟺  f(x)=−32f(x)+6=0\iff f(x)=-3. Đường thẳng y=−3y=-3 chạm đồ thị tại điểm cực tiểu x=2x=2 và cắt nhánh trái một lần trên (−∞;0)(-\infty; 0) (vì ff tăng từ −∞-\infty lên 11). Không cắt trên (2;+∞)(2; +\infty) vì ở đó f>−3f>-3.

Đáp số. B.

Bài 8 Đúng/Sai

Cho hàm số y=x+1x−1y=\dfrac{x+1}{x-1}.

a) Tập xác định của hàm số là R∖{1}\mathbb{R}\setminus\{1\}.

b) Hàm số nghịch biến trên R∖{1}\mathbb{R}\setminus\{1\}.

c) Giao điểm hai tiệm cận của đồ thị là I(1;1)I(1; 1).

d) Giá trị lớn nhất của hàm số trên đoạn [2;4][2; 4] bằng 33.

Kiến thức và gợi ý cách làm

Kiến thức: y=ax+bcx+dy=\dfrac{ax+b}{cx+d} có y′=ad−bc(cx+d)2y'=\dfrac{ad-bc}{(cx+d)^2}; tính đơn điệu chỉ nói trên từng khoảng.

Gợi ý các bước:

  1. Tính y′y'.
  2. Tìm hai tiệm cận và so sánh y(2)y(2), y(4)y(4).
Xem lời giải

y′=−1−1(x−1)2=−2(x−1)2<0y'=\dfrac{-1-1}{(x-1)^2}=\dfrac{-2}{(x-1)^2}<0 với mọi x≠1x\ne1.

a) Đúng: mẫu bằng 00 chỉ tại x=1x=1.

b) Sai: hàm số nghịch biến trên từng khoảng (−∞;1)(-\infty; 1) và (1;+∞)(1; +\infty), nhưng y(0)=−1<y(2)=3y(0)=-1<y(2)=3 nên không nghịch biến trên cả hợp.

c) Đúng: tiệm cận đứng x=1x=1, tiệm cận ngang y=1y=1.

d) Đúng: hàm số nghịch biến trên [2;4][2; 4] nên giá trị lớn nhất là y(2)=3y(2)=3.

Đáp số. a) Đúng; b) Sai; c) Đúng; d) Đúng.

Bài 9 Trả lời ngắn

Tìm giá trị nhỏ nhất của hàm số y=(x2−3)exy=(x^2-3)e^x trên đoạn [0;2][0; 2] (làm tròn kết quả đến hàng phần mười).

Kiến thức và gợi ý cách làm

Kiến thức: (uv)′=u′v+uv′(uv)'=u'v+uv' và (ex)′=ex(e^x)'=e^x.

Gợi ý các bước:

  1. Tính y′=(x2+2x−3)exy'=(x^2+2x-3)e^x và giải y′=0y'=0 trên (0;2)(0; 2).
  2. So sánh với y(0)y(0), y(2)y(2).
Xem lời giải

y′=2xex+(x2−3)ex=(x−1)(x+3)ex=0  ⟺  x=1y'=2xe^x+(x^2-3)e^x=(x-1)(x+3)e^x=0\iff x=1 (loại x=−3x=-3). y(0)=−3y(0)=-3, y(1)=−2e≈−5,44y(1)=-2e\approx-5{,}44, y(2)=e2≈7,39y(2)=e^2\approx7{,}39. Giá trị nhỏ nhất là −2e≈−5,4-2e\approx-5{,}4.

Đáp số. −5,4-5{,}4.

Bài 10 Thử thách

Đồ thị hàm số y=ax3+bx2+cx+dy=ax^3+bx^2+cx+d có điểm cực đại (0;2)(0; 2) và điểm cực tiểu (2;−2)(2; -2). Tìm aa, bb, cc, dd.

Kiến thức và gợi ý cách làm

Kiến thức: tại điểm cực trị x0x_0 thì y′(x0)=0y'(x_0)=0; điểm cực trị nằm trên đồ thị.

Gợi ý các bước:

  1. Viết bốn phương trình: y(0)=2y(0)=2, y′(0)=0y'(0)=0, y(2)=−2y(2)=-2, y′(2)=0y'(2)=0.
  2. Giải hệ rồi kiểm tra lại loại cực trị.
Xem lời giải

y′=3ax2+2bx+cy'=3ax^2+2bx+c. Từ y(0)=2y(0)=2 và y′(0)=0y'(0)=0: d=2d=2, c=0c=0. Từ y′(2)=0y'(2)=0: 12a+4b=012a+4b=0, tức b=−3ab=-3a. Từ y(2)=−2y(2)=-2: 8a+4b+2=−28a+4b+2=-2, tức 8a−12a=−48a-12a=-4, nên a=1a=1, b=−3b=-3.

Kiểm tra. y=x3−3x2+2y=x^3-3x^2+2, y′=3x(x−2)y'=3x(x-2) đổi dấu từ ++ sang −- tại 00 và từ −- sang ++ tại 22; y(0)=2y(0)=2, y(2)=−2y(2)=-2.

Đáp số. a=1a=1, b=−3b=-3, c=0c=0, d=2d=2.

Kiểm tra mini

Kiểm tra mini

Chấm như đề thi tốt nghiệp THPT: Phần I mỗi câu 0,25 điểm; Phần II mỗi câu tối đa 1 điểm (đúng 1, 2, 3, 4 ý được 0,1; 0,25; 0,5; 1 điểm); Phần III mỗi câu 0,5 điểm.

Phần I. Trắc nghiệm nhiều phương án lựa chọn

Câu 1. Hàm số y=f(x)y=f(x) có đạo hàm f′(x)=(x−1)(x+3)f'(x)=(x-1)(x+3). Hàm số đồng biến trên khoảng nào dưới đây?
Câu 2. Đồ thị hàm số y=x+2x2−4y=\dfrac{x+2}{x^2-4} có bao nhiêu tiệm cận đứng?
Câu 3. Giá trị lớn nhất của hàm số y=−x3+3x+1y=-x^3+3x+1 trên đoạn [0;2][0; 2] bằng
Câu 4.

Hàm số y=f(x)y=f(x) có bảng biến thiên:

xx −∞-\infty −1-1 11 +∞+\infty
f′(x)f'(x) ++ 00 −- 00 ++
f(x)f(x) −∞-\infty ↗\nearrow 44 ↘\searrow 00 ↗\nearrow +∞+\infty

Giá trị cực tiểu của hàm số bằng

Phần II. Trắc nghiệm đúng sai

Câu 1. Cho hàm số f(x)=x4−2x2+3f(x)=x^4-2x^2+3.
a) f′(x)=4x3−4xf'(x)=4x^3-4x.
b) Hàm số có ba điểm cực trị.
c) Giá trị cực đại của hàm số bằng 22.
d) Giá trị nhỏ nhất của hàm số trên R\mathbb{R} bằng 22.

Phần III. Trắc nghiệm trả lời ngắn

Câu 1. Hai đường tiệm cận của đồ thị hàm số y=2x+1x−3y=\dfrac{2x+1}{x-3} cắt nhau tại điểm I(a;b)I(a; b). Tính a+ba+b.

Câu 2. Gọi MM, mm là giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của y=x+1xy=x+\dfrac1x trên đoạn [12;3]\left[\dfrac12; 3\right]. Tính M+mM+m (làm tròn kết quả đến hàng phần mười).

Xem đáp án và giải thích
  1. Phần I, câu 1: A. f′(x)>0  ⟺  x<−3f'(x)>0\iff x<-3 hoặc x>1x>1. Phương án B là khoảng hàm số nghịch biến; C và D chứa một phần của (−3;1)(-3; 1), nơi f′<0f'<0.
  2. Phần I, câu 2: A. Với x≠−2x\ne-2, y=1x−2y=\dfrac{1}{x-2}; khi x→−2x\to-2, y→−14y\to-\dfrac14 nên x=−2x=-2 không phải tiệm cận đứng. Chỉ còn x=2x=2. Phương án B quên rút gọn.
  3. Phần I, câu 3: A. y′=−3x2+3=0  ⟺  x=1y'=-3x^2+3=0\iff x=1 (loại −1-1). y(0)=1y(0)=1, y(1)=3y(1)=3, y(2)=−1y(2)=-1. Phương án B là y(0)y(0), phương án C là giá trị nhỏ nhất.
  4. Phần I, câu 4: A. f′f' đổi dấu từ −- sang ++ tại x=1x=1, giá trị cực tiểu là f(1)=0f(1)=0. Phương án B là điểm cực tiểu, C là giá trị cực đại, D là điểm cực đại.
  5. Phần II, câu 1: a) Đúng; b) Đúng; c) Sai; d) Đúng. a) Đúng. b) Đúng: f′=4x(x−1)(x+1)f'=4x(x-1)(x+1) đổi dấu qua ba nghiệm. c) Sai: cực đại tại x=0x=0, giá trị 33; số 22 là giá trị cực tiểu. d) Đúng: f(±1)=2f(\pm1)=2 và f(x)−2=(x2−1)2≥0f(x)-2=(x^2-1)^2\ge0.
  6. Phần III, câu 1: 5. Tiệm cận đứng x=3x=3, tiệm cận ngang y=2y=2, nên I(3;2)I(3; 2) và a+b=5a+b=5.
  7. Phần III, câu 2: 5,3. y′=1−1x2=0  ⟺  x=1y'=1-\dfrac{1}{x^2}=0\iff x=1. y(12)=2,5y\left(\dfrac12\right)=2{,}5, y(1)=2y(1)=2, y(3)=103y(3)=\dfrac{10}{3}. Vậy M+m=103+2=163≈5,3M+m=\dfrac{10}{3}+2=\dfrac{16}{3}\approx5{,}3.