Bài giảng môn toán lớp 12 - Tập xác định-Tập giá trị của hàm số
Bạn đang xem nội dung tài liệu Bài giảng môn toán lớp 12 - Tập xác định-Tập giá trị của hàm số, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Tập xác định-Tập giá trị của hàm số GV: Nguyễn Tất Thu Biên Hịa- ðồng Nai Chương I: HÀM SỐ 1. ðịnh nghĩa: Cho D là tập con khác rỗng của R (D ≠ ∅ ). Hàm số f xác định trên D là một quy tắc đặt tương ứng mỗi số ∈x D với một và chỉ một số, kí hiệu f(x) *Ta kí hiệu hàm số như sau : ( )=y f x hoặc ( ) : = → ֏ ℝ x y f x f D * x gọi là đối số (hay biến số); y gọi là giá trị của hàm số f tại x: ( )=y f x * D: là tập xác định của hàm số (hay là miền xác định của hàm số). * ( ) { | ( )}= = ∈Y f D x D f x : gọi là tập giá trị hàm số (hay miền giá trị của hàm số). 2. ðồ thị hàm số Cho hàm số ( )=y f x xác định trên D. ðồ thị của hàm số là tập hợp (G) gồm các đểm ( ; ( ))M x f x ( với ∈x D ) nằm trong mặt phẳng tọa độ Oxy. Vậy 00 0 0 0 ( ; ) ( ) ( ) ∈ ∈ ⇔ = x D M x y G y f x . 2.Tập xác định của hàm số: 1.1:ðịnh nghĩa: Tập xác định của hàm số ( )=y f x là tập tất cả các giá trị của x mà làm cho biểu thức ( )f x cĩ nghĩa. 1.2: Cách tìmTXð của hàm số Ta thường gặp các dạng sau: * ( )( ) ( )= P xf x Q x ðiều kiện: ( ) 0≠Q x Trong đĩ ( )P x và ( )Q x là các đa thức * 2( ) ( )= kf x P x ðiều kiện : ( ) 0≥P x . Với ( )P x là đa thức * ( ) tan ( )=f x u x ðiều kiện : cos ( ) 0 ( ) 2 pi pi≠ ⇔ ≠ +u x u x k . * ( ) cot ( )=f x u x ðiều kiện : sin ( ) 0 ( ) pi≠ ⇔ ≠u x u x k . * ( ) log ( )= af x g x ðiều kiện : ( ) 0>g x (0 1< ≠a ) . 1.3:Các ví dụ: Ví dụ 1: Tìm tập xác định các hàm số sau: 2 2 21) 3 2 = − + xy x x 2 2 12) 5 2 2 ln 1 = − − + − y x x x 13) ln 1 = − y x 24) 1= + − +y x x x 2 225) 4 3 log (25 4 )= − + −y x x x 1 36) 4 2 3 2 2+ − = − − − x x xy 7) ( ) tan(2 ) 3 pi = +f x x 2 28) ( ) cot tan = +f x x x Giải: Tập xác định-Tập giá trị của hàm số GV: Nguyễn Tất Thu Biên Hịa- ðồng Nai 1) Hàm số cĩ nghĩa 2 1 3 2 0 2 < ⇔ − + > ⇔ > x x x x . 2) Hàm số cĩ nghĩa 2 2 1 2 22 5 2 0 1 211 0 1 ≤ ≤ − + − ≥ ⇔ ⇔ ⇔ < ≤ < − − > > x x x x x x x . 3) Hàm số cĩ nghĩa 1 1ln 0 1 1 1 1 1 1 2 11 0 1 ≥ ≥ − ≤ − −⇔ ⇔ ⇔ ⇔ < ≤ > − > > x x x x x x x . 4) Hàm số cĩ nghĩa 22 2 2 1 3( ) 01 0 2 4 1 0 1 − + ≥ − + ≥ ⇔ ⇔ + − + ≥ − + ≥ − xx x x x x x x x 2 2 0 0 1 ≥ <⇔ ⇔ ∀ ∈ − + ≥ x x x R x x x . 5) Hàm số cĩ nghĩa 2 2 3 4 3 0 51 1 225 4 0 5 5 2 2 ≥ − + ≥ ≤⇔ ⇔ ⇔ − < ≤ − > − < < x x x x x x x . 6) Hàm số cĩ nghĩa 21 21 3 0 3 log 3 3 4 2 3 0 2 3 log 5 4 2 3 12 2 5 + + − ≥ ≤ ≤ ≤ ⇔ − − ≥ ⇔ ≥ ⇔ ≠ − − ≠ ≠ x x x x x x x x x x . 7) Hàm số xác định 2 3 2 12 2 pi pi pi pi pi⇔ + ≠ + ⇔ ≠ +x k x k . 8) Hàm số xác định sin 0 sin 2 0 2cos 0 pi≠ ⇔ ⇔ ≠ ⇔ ≠ ≠ x x x k x . Ví dụ 2: Cho hàm số: ( 1) 2 1 + − = − + − m x m y mx m 1. Tìm tập xác định của hàm số khi 1 2 =m Tập xác định-Tập giá trị của hàm số GV: Nguyễn Tất Thu Biên Hịa- ðồng Nai 2. Tìm m để TXð của hàm số là [0; )= +∞D Giải: 1) Với 1 2 =m ta cĩ: 3 1 3 2 − = + − xy x ⇒Hàm số cĩ nghĩa 3 1 0 13 0 3 3 2 0 − ≥ ⇔ + ≥ ⇔ ≥ + − ≠ x x x x . 2) Hàm số xác định ( 1) 0 2 0 2 1 + − ≥ ⇔ − + ≥ − + ≠ m x m mx m mx m (I) Dễ thấy để TXð của hàm số là nửa đoạn [0; )+∞ thì trước hết 0≥m . * Nếu 0 ( ) 0 0= ⇒ ⇔ ≥ ⇒ =m I x m thỏa mãn *Nếu 1 20 ( ) 1 1 ≥ + − > ⇒ ⇔ ≥ ⇔ ≥ + − ≠ m x m m m m I x x m m m x m ðể TXð của hàm số là nửa đoạn [0; )+∞ thì 0 1 = + m m vơ nghiệm . Vậy 0=m là giá trị cần tìm. Ví dụ 3: Tìm m để hàm số sau 2( 1) 2( 1) 3 3= + − − + −y m x m x m xác định với trên R. Giải: Hàm số xác định trên R 2( 1) 2( 1) 3 3 0 (1)⇔ + − − + − ≥ ∀ ∈m x m x m x R * 31 (1) 4 6 0 2 = − ⇒ ⇔ − ≥ ⇔ ≥m x x * 1 0 1 (1) 1 ' ( 1)( 2 4) 0 + > ≠ − ⇒ ⇔ ⇔ ≥ ∆ = − − − ≤ m m m m m . Vậy 1≥m là những giá trị cần tìm. Bài tập: Bài 1. Tìm TXð của các hàm số sau 2 2 21) 2 8.log ( 3)= − − −y x x x 2 2 12) ln 2 2 − = + − − xy x x x 1 sin3) 1 cos − = + xy x 2 2 54) 2 3 1 log (3 )= − + − + −y x x x x 25) ln( 4)= + −y x x Tập xác định-Tập giá trị của hàm số GV: Nguyễn Tất Thu Biên Hịa- ðồng Nai 1 2 3 26) log ( )| 1| − = − xy x 2 2 17) 3 1 lg(2 1) = + − − − y x x x 8) tan(2 1)= −y x Bài 2: Cho hàm số 2.9 ( 1).3 1+= + − + −x xy m m m 1) Tìm TXð của hàm số khi 1 2 =m . 2) Tìm m để hàm số xác định trên R. Bài 3: Cho hàm số 2 2 22 2 2 2log ( .9 (2 1)6 .4 )− − −= − + +x x x x x xy m m m . Tìm m để hàm số xác định với mọi 1 1[ ; ] 2 2 ∈ −x . 2)Tập giá trị ðể tìm TGT của hàm số ( )=y f x xác định trên D ta cĩ các cách sau * Tìm y sao cho phương trình : ( ) =f x y cĩ nghiệm trên D .Khi đĩ tập các giá trị y tìm được là tập giá trị của hàm số. * Dùng các bất đẳng thức * Dùng khảo sát hàm số Ví dụ 1: Tìm tập giá trị của các hàm số sau: 1) 2 3 2= − +y x x 12) 1 − = + xy x 2 13) 1 + = − + xy x x 2 2 14) 1 − + = + + x xy x x Giải: 1) TXð: =D R Cách 1: Ta cĩ 2 23 2 3 2 0= − + ⇔ − + − =y x x x x y . Phương trình này cĩ nghiệm 11 4 0 2 ⇔ ∆ = + ≥ ⇔ ≥ −y y . Vậy tập giá trị: 1[ ; ) 4 = − +∞T Cách 2: Ta cĩ 2 23 1 13 2 ( ) 2 4 4 = − + = − − ≥ −y x x x . Vậy 1[ ; ) 4 = − +∞T . 2) TXð: \ { 1}= −D R Cách 1: Xét phương trình 1 ( 1) 1 1 − = ⇔ − = − − + xy y x y x (*) *Nếu y=1 ta thấy (*) vơ nghiệm *Nếu 1≠ ⇒y (*) cĩ nghiệm 1 1 1 + = − ≠ − − y x y . Vậy tập giá trị của hàm số là: \ {1}=T R Cách 2: Ta cĩ 1 21 1 1 − = = − + + xy x x . Vì 2 1+x nhận mọi giá trị khác 0 nên y nhận mọi giá trị khác 1. Vậy \ {1}=T R Tập xác định-Tập giá trị của hàm số GV: Nguyễn Tất Thu Biên Hịa- ðồng Nai 3) Vì 2 21 31 ( ) 0 2 4 − + = − + > ∀ ∈x x x x R nên hàm số xác định trên R Xét phương trình 22 1 ( 1) 1 0 1 + = ⇔ − + + + = − + xy yx y x y x x (*) * 0 (*) 1= ⇒ ⇔ =y x * 0 (*)≠ ⇒y cĩ nghiệm 1( 1)(1 3 ) 0 1 3 ⇔ ∆ = + − ≥ ⇔ − ≤ ≤y y y . Vậy TGT của hàm số là 1[ 1; ] 3 = −T . 4) TXð: =D R . Xét phương trình: 2 2 2 1 ( 1) ( 1) 1 0(*) 1 − + = ⇔ − + + + − = + + x xy y x y x y x x * 1 (*)= ⇒y cĩ nghiệm x=0. * 1≠ ⇒y (*) cĩ nghiệm 2 13 10 3 0 3 3 ⇔ ∆ = − + − ≥ ⇔ ≤ ≤y y x Vậy tậ giá trị của hàm số là 1[ ;3] 3 =T . Chú ý: * Nếu TGT của hàm số ( )=y f x trên D là đoạn [ ; ]a b thì max ( ) = D f x b và min ( ) = D f x a . * ðối với hàm số bậc hai 2 ( 0)= + + ≠y ax bx c a thì miền giá trị là [ ; ) 4 ∆ − +∞ a với 0>a và ( ; ] 4 ∆ −∞ − a với 0<a . * Phương trình sin cos 0a x b x c+ + = cĩ nghiệm 2 2 2a b c⇔ + ≥ Ví dụ 2: Tìm giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của các hàm số sau 21) 2sin 3sin 2 1y x x= + + sin 2cos 12) sin cos 2 x xy x x + + = + + 23) (2sin 3cos ) 2(2sin 3cos ) 4y x x x x= + + + + . Giải: 1) TXð: D R= . Xét phương trình 22sin 3sin 2 1 3sin 2 cos2 2 0y x x x x y= + + ⇔ − + − = Phương trình cĩ nghiệm 2 2 23 ( 1) (2 ) 2 10 2 10y y⇔ + − ≥ − ⇔ − ≤ ≤ + Vậy max 2 10, min 2 10 x Rx R y y ∈∈ = + = − . 2) Vì sin cos 2 sin( ) 2 sin cos 2 0 4 x x x x x pi + = + ≥ − ⇒ + + > nên hàm xác định trên R. Tập xác định-Tập giá trị của hàm số GV: Nguyễn Tất Thu Biên Hịa- ðồng Nai Xét phương trình: sin 2cos 1 ( 1)sin ( 2)cos 2 1 0 sin cos 2 x xy y x y x y x x + + = ⇔ − + − + + = + + Phương trình cĩ nghiệm 2 2 2 2( 1) ( 2) (2 1) 2 0y y y y y⇔ − + − ≥ − ⇔ + − ≤ 2 1y⇔ − ≤ ≤ . Vậy max 1, min 2 x Rx R y y ∈∈ = = − . 3) ðặt 2 2 22sin 3cos 2 3 13 13 13t x x t t= + ⇒ ≤ + = ⇔ − ≤ ≤ . Khi đĩ 2 2( ) 2 4 ( 1) 3y g t t t t= = + + = + + . Do [ 13; 13]t ∈ − nên ta cĩ: max ( 13) 17 2 13, min ( 1) 3y g y g= = + = − = . Chú ý: Khi gặp hàm số cĩ dạng sin cos 'sin 'cos ' a x b x cy a x b x c + + = + + ta cĩ thể đặt tan 2 x t = . Ví dụ 3: Tìm giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của hàm số 2sin 1 sin 2cos 3 xy x x + = + + trên khoảng ( ; ) 2 2 pi pi − . Giải: ðặt tan ( ; ) 2 2 2 x t t R x pi pi= ⇒ ∈ ∀ ∈ − . Khi đĩ 2 2 2 4 1 ( 1) 2( 2) 5 1 0 (1) 2 5 t ty y t y t y t t + + = ⇔ − + − + − = + + * 1 (1) 2 4 0 2y t t= ⇒ ⇔ − + = ⇔ = vơ nghiệm * 1 (1)y ≠ ⇒ cĩ nghiệm 2 2( 2) ( 1)(5 1) 0 4 2 3 0y y y y y⇔ ∆ = − − − − ≥ ⇔ − − ≤ 1 13 1 13 4 4 y− +⇔ ≤ ≤ . Vậy 1 13max 4 y += đạt được khi 7 13tan 2 13 3 x − = − 1 13 min 4 y −= đạt được khi 7 13tan 2 13 3 x + = − + Ví dụ 4: Tìm k để giá trị nhỏ nhất của hàm số sin 1 cos 2 k xy x + = + nhỏ hơn -1. Giải: TXð: D R= . Xét phương trình sin 1 sin cos 1 2 0 cos 2 k xy k x y x y x + = ⇔ − + − = + Phương trình cĩ nghiệm 2 2 2 2 2(1 2 ) 3 4 1 0k y y y y k⇔ + ≥ − ⇔ − + − ≤ 2 2 22 1 3 2 1 3 2 1 3 min 3 3 3 k k ky y− + + + − +⇔ ≤ ≤ ⇒ = . Yêu cầu bài tốn 2 22 1 3 1 1 3 5 | | 2 2 3 k k k− +⇔ ⇔ > . Vậy 2 2 2 2k k là những giá trị cần tìm. Tập xác định-Tập giá trị của hàm số GV: Nguyễn Tất Thu Biên Hịa- ðồng Nai Ví dụ 5: Tìm a,b để tập giá trị của hàm số 2 1 ax by x + = + là đoạn [ 1;1]− . Giải: TXð: D R= Ta cĩ: 22 . 01 ax by y x ax y b x + = ⇔ − + − = + (1) * Nếu 0 (1) 0y ax b= ⇒ ⇔ + = cĩ nghiệm 0a⇔ ≠ * Với 0y ≠ ⇒ (1) cĩ nghiệm 2 2 24 ( ) 0 4 4 0a y y b y by a⇔ ∆ = − − ≥ ⇔ − − ≤ 2 2 2 2 2 2 b a b b a by− + + +⇔ ≤ ≤ . Yêu câu bài tốn 2 2 2 2 1 02 2 1 2 b a b b ab a b − + = − = ⇔ ⇔ = ± + + = . Vậy 0 2 b a = = ± là giá trị cần tìm. Ví dụ 6: Tìm tập giá trị của các hàm số sau 1) 6 4y x x= − + + 2 2 12) lg lg 2 y x x = + + 3) 2007 2007 1x xy −= + + Giải: 1) TXð: [ 4;6]D = − Ta cĩ 0y ≥ và 2 210 2 (6 )( 4) 10 10y x x y y= + − + ⇒ ≥ ⇒ ≥ (khi x=-4 hoặc x=6). Mặt khác: Áp dụng BðT Cơ si: 22 (6 )( 4) 10 20 2 5x x y y− + ≤ ⇒ ≤ ⇒ ≤ . ðẳng thức xảy ra khi x=1. Vậy tập giá trị của hàm số là [ 10;2 10]T = . 2) (0; )D = +∞ Ta cĩ 2 2 22 2 1 1 3 1 1 1 1(lg 2) lg (lg 2) 4 4 2 4 2lg 2 lg 2 y x x x x x = + + + − ≥ + + − + + Áp dụng BðT Cơ si: 2 2 1 1 1(lg 2) 1 4 2lg 2 x y x + + ≥ ⇒ ≥ + . ðẳng thức xảy ra khi lg 0 1x x= ⇔ = . Mặt khác lim x y →+∞ = +∞ . Vậy tập giá trị của hàm số là: 1[ ; ) 2 T = +∞ . 3) TXð: D R= ÁP dụng BðT Cơ si: 2007 2007 2 3x x y−+ ≥ ⇒ ≥ . ðẳng thức cĩ khi x=0 Tập xác định-Tập giá trị của hàm số GV: Nguyễn Tất Thu Biên Hịa- ðồng Nai Mặt khác: lim , lim x x y y →−∞ →+∞ = +∞ = +∞ Vậy tập giá trị của hàm số là: [3; )T = +∞ . Bài tập: Bài 1: Tìm tập giá trị các hàm số sau: 21) 3 2 1y x x= − + 2 2 12) 3 4 xy x x − = + + 3) 6 2 2y x x= − + + 2 2 2 sin 2cos 14) sin 2 3cos 2 x xy x x − + = + + 25) ln(2 3 4)y x x= − + sin 16) 3sin cos 5 xy x x − = + + Bài 2: Tìm giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của các hàm số sau: 2 2 20 10 31) 3 2 1 x xy x x + + = + + 22) 3sin 2sin 2 2y x x= + + 2 2sin 13) cos 2sin 3 xy x x + = + + . Bài 3: Tìm m,n để hàm số cos sin 2 cos x m x ny x + + = + cĩ tập giá trị là [ 2;2]T = − . Bài 4: Tìm m để hàm số sin sin 2cos 5 x my x x + = + + cĩ tập giá trị là một đoạn . 3. Hàm số chẵn, hàm số lẻ ðịnh nghĩa: Cho hàm số ( )=y f x xác định trên D. * Hàm số ( )=y f x gọi là hàm số chẵn nếu : ( ) ( ) ∈ ⇒ − ∈ − = x D x D f x f x . * Hàm số ( )=y f x gọi là hàm số lẻ nếu : ( ) ( ) ∈ ⇒ − ∈ − = − x D x D f x f x . Chú ý: x D x D∈ ⇒ − ∈ thì D gọi là tập đối xứng qua x=0 hay gọi tắt là tập đối xứng. Tính chất: * ðồ thị hàm số chẵn nhận trục Oy làm trục đối xứng * ðồ thị hàm số lẻ nhận gốc tọa độ O làm tâm đối xứng. Ví dụ 1: Xét tính chẵn, lẻ của các hàm số sau: 4 21) ( ) 1f x x x= + + 32) ( ) 3 2sin 2f x x x= + | 1| | 1|3) ( ) | 2 1| | 2 1| x xf x x x − − + = − + + 24) ( ) ln( 1)f x x x= + + 25) ( ) 3 2f x x x= − + | 2 | | 3 |6) ( ) | 1| | 1| x xf x x x + + − = − − + Giải: 1) TXð: D R= suy ra D là tập đối xứng Ta cĩ: 4 2 4 2( ) ( ) ( ) 1 1 ( )f x x x x x f x− = − + − + = + + = Tập xác định-Tập giá trị của hàm số GV: Nguyễn Tất Thu Biên Hịa- ðồng Nai Vậy hàm số đã cho là hàm số chẵn. 2) TXð: D R= ⇒D là tập đối xứng 3 3( ) 2sin 2 ( 2sin 2 ) ( ) ( )f x x x x x f x y f x− = − − = − + = − ⇒ = là hàm số lẻ. 3) TXð: D R= ⇒D là tập đối xứng | 1| | 1| | 1| | 1|( ) ( )| 2 1| | 2 1| | 2 1| | 2 1| x x x xf x f x x x x x − − − − + − − + − = = − = − − − + − + − + + là hàm số lẻ. 4) Vì 2 1 | | 0 x x x x x+ + > + ≥ ∀ ⇒TXð: D=R là tập đối xứng. Ta cĩ: 2 2 2 1( ) ln( 1) ln( ) ln( 1) ( ) 1 f x x x x x f x x x − = − + + = = − + + = − + + Vậy ( )f x là hàm số lẻ. 5) Tập xác định Ta cĩ 2 3 2 0 ( ;1] [2; ) ( ;1] [2; )x x x D− + ≥ ⇔ ∈ −∞ ∪ +∞ ⇒ = −∞ ∪ +∞ . Vì 3 2 x D= − ∈ nhưng 3 2 x D− = ∉ . Vậy ( )f x là hàm khơng chẵn cũng khơng lẻ. Ví dụ 2: Tìm m để các hàm số sau là hàm số chẵn 4 3 2 2 21) ( ) 2 ( 1) ( 1) 2( 3 2) 2f x x m x m x m m x= + − + − + − + + . 2 22) ( ) (3 2) ln( 2)g x m x m x x= + + + + . Giải: 1) Tập xác định: D R= . Hàm số ( )f x là hàm số chẵn ( ) ( ) f x f x x R⇔ − = ∀ ∈ 3 2 2 1 0 ( 1) 2( 3 2) 0 1 3 2 0 m m x m m x x R m m m − = ⇔ − + − + = ∀ ∈ ⇔ ⇔ = − + = . 2) Vì 2 2 | | 0x x x x+ + > + ≥ ⇒ hàm số xác định với mọi x thuộc R. Hàm số ( )g x là hàm số chẵn ( ) ( ) g x g x x R⇔ − = ∀ ∈ 2 2 2 2 2ln( 2 ) ln( 2 ) ln ln( 2) 2 m x x m x x m m x x x R x x + − = + + ⇔ = + + ∀ ∈ + + 22 ln( 2) ln 2 0 0m x x m x R m⇔ + + − = ∀ ∈ ⇔ = . Vậy 0m = là giá trị cần tìm. Ví dụ 3: Cho hàm số ( )f x cĩ tập xác định D là tập đối xứng. Chứng minh rằng ( )f x cĩ thể phân tích thành tổng của một hàm số chẵn và một hàm số lẻ. Giải: Ta cĩ: ( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( ) 2 2 f x f x f x f xf x h x g x+ − − −= + = + . Tập xác định-Tập giá trị của hàm số GV: Nguyễn Tất Thu Biên Hịa- ðồng Nai Dễ thấy các hàm ( ), ( )h x g x đề xác định trên D ( ) ( )( ) ( ) ( ) 2 f x f xh x h x h x− +− = = ⇒ là hàm số chẵn. ( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( ) 2 2 f x f x f x f xg x g x g x− − − −− = = − = − ⇒ là hàm số lẻ. Từ đĩ ta cĩ đpcm. Ví dụ 4: Cho hàm số 2 2 12 2 1 1 0( ) ...n nn nf x a x a x a x a−−= + + + .Chứng minh rằng: 1) ( )f x là hàm số chẵn 1 3 2 1... 0na a a −⇔ = = = = . 2) ( )f x là hàm số lẻ 0 2 2... 0na a a⇔ = = = = . Giải: Tập xác định: D R= . 1) ( )f x là hàm số chẵn ( ) ( ) f x f x x R⇔ − = ∀ ∈ 2 2 1 2 2 1 2 2 1 1 0 2 2 1 1 0... ... n n n n n n n na x a x a x a a x a x a x a − − − − ⇔ − + − + = + + + + . 2 1 2 3 3 2 1 2 3 3 1... 0 n n n na x a x a x a x x R − − − − ⇔ + + + + = ∀ ∈ 1 3 2 3 2 1... 0n na a a a− −⇔ = = = = = . 2) Chứng minh tương tự như câu 1 Tập xác định-Tập giá trị của hàm số GV: Nguyễn Tất Thu Biên Hịa- ðồng Nai 4. Hàm số tuần hồn ðịnh nghĩa: Hàm số ( )=y f x xác định trên D, gọi là hàm số tuần hồn nếu tồn tại số thực dương T sao cho ( ) ( ) ∈ ⇒ ± ∈ ± = x D x T D f x T f x . T gọi là chu kì. Số 0>T nhỏ nhất (nếu cĩ) thỏa mãn tính chất trên gọi là chu kì cơ sở. Nhận xét: * Nếu T là chu kì thì ( , 0)nT n Z n∈ ≠ cũng là chu kì. *Nếu hai hàm số ( )f x là hai hàm số tuần hồn và cĩ cùng chu kì cơ sở T0, thì hàm số ( )f ax cũng là hàm tuần hồn với chu kì cơ sở 0| | T a . * Hàm số sin( ), cos( )y ax b y ax b= + = + ( 0a ≠ ) tuần hồn với chu kì cơ sở: 2| |a pi . * Hàm số tan( ), cot( )y ax b y ax b= + = + ( 0a ≠ ) tuần hồn với chu kì cơ sở | |a pi . Ví dụ 1: Xét tính tuần hồn và tìm chu kì cơ sở (nếu cĩ) của các hàm số sau: 21) 2cosy x= 2) tan coty x x= + 13) siny x = 4) cosy x= Giải: 1) Ta cĩ 1 cos2y x= + ⇒ hàm tuần hồn với chu kì cơ sở 2 2 T pi pi= = . 2) sin cos 2 cos sin sin 2 x xy x x x = + = ⇒ hàm số tuần hồn với chu kì cơ sở T pi= . 3) TXð: \ {0}D R= . Giả sử hàm số tuần hồn với chu kì 0T > . Ta cĩ ,T T D− ∈ nhưng ( ) 0T T D+ − = ∉ vậy hàm số đã cho khơng tuần hồn. 4) TXð: [0;+ )D = ∞ . Ta cĩ với T D T D∈ ⇒ − ∉ . Vậy hàm số đã cho khơng tuần hồn. Nhận xét:Từ hai ví dụ 3 và 4 ta thấy : Tập xác định-Tập giá trị của hàm số GV: Nguyễn Tất Thu Biên Hịa- ðồng Nai • Nếu hàm số ( )f x khơng xác định tại hữu hạn điểm thì khơng tuần hồn • Nếu hàm số ( )f x cĩ tập xác định là một đoạn, một khoảng hay nửa khoảng thì khơng tuần hồn. Ví dụ 2:Chứng minh rằng hàm số 3sin 2( ) cos2 3 xf x x = + là hàm tuần hồn. Giải: TXð: D R= Với x R∀ ∈ ta cĩ: 3sin(2 2 ) 2sin 2( ) ( ) cos(2 2 ) 3 cos2 3 x xf x f x x x pi pi pi + + = = = + + + . Vậy ( )f x là hàm số tuần hồn. Ví dụ 3: Chứng minh rằng các hàm số sau khơng tuần hồn. 1) ( ) cosf x x x= + 22) ( ) sinf x x= . Giải: 1) Tập xác định: =D R . Giả sử hàm số tuần hồn với chu kì 0T > .Khi đĩ với mọi x ta cĩ: ( ) ( ) cos( ) cos cos( ) cos+ = ⇔ + + + = + ⇔ + + =f x T f x x T x T x x T x T x Cho 1 cos= − ⇒ + =x T T T vơ lí (Vì 1 1,cos 1+ > ≤T T ). Vậy hàm số đã cho khơng tuần hồn. 2) Tập xác định: =D R . Giả sử hàm số tuần hồn với chu kì 0T > .Khi đĩ với mọi x ta cĩ: 2 2 2 2 2 2 2 0 (1)( ) ( ) sin( ) sin 2 2 2 0 (2) pi pi pi + − = + = ⇔ + = ⇔ + + − − = T xT kf x T f x x T x T xT x k Ta thấy nghiệm T ở cả hai phương trình (1) và (2) đều phụ thyuoocj vào x. Vậy hàm số 2( ) sin=f x x khơng tuần hồn. Ví dụ 4: Cho hai hàm số 1( )f x và 2 ( )f x là những hàm tuần hồn với chu kì tương ứng là 1 2,T T . Chứng minh rằng nếu 1 2 T T là số hữu tỉ thì các hàm số 1 2( ) ( ). ( )=f x f x f x và 1 2( ) ( ) ( )= +g x f x f x là những hàm tuần hồn. Giải: Ta cĩ: 1 2 ( , *)= ∈ℕT m m n T n . ðặt 1 2= =T nT mT . Khi đĩ: 1 1 2 2 1 2( ) ( ). ( ) ( ). ( )+ = + + = ⇒f x T f x nT f x mT f x f x f(x) là hàm số tuần hồn Tương tự ta cũng chứng minh được g(x) là hàm số tuần hồn. Ví dụ 5: Cho hàm số ( )f x xác định trên R và thỏa mãn: ( 4) ( 4) ( )+ + − =f x f x f x . Chứng minh rằng ( )f x là hàm tuần hồn. Tập xác định-Tập giá trị của hàm số GV: Nguyễn Tất Thu Biên Hịa- ðồng Nai Giải: Từ giả thiết ta suy ra: ( 8) ( ) ( 4) ( 8) ( 4)+ + = + ⇒ + = − −f x f x f x f x f x Thay x bởi 4+x ta được: ( 12) ( ) ( 24) ( 12) ( )+ = − ⇒ + = − + =f x f x f x f x f x Vậy ( )f x là hàm tuần hồn. Bài tập: Bài 1: Xét tính tuần hồn và tìm chu kì cơ sở của các hàm số sau 21) sin 3=y x 2) cos2 .cos3=y x x 6 63) sin cos= +y x x 4) tan sin 2= +y x x . Bài 2: Chứng minh rằng các hàm số sau khơng tuần hồn 31) =y x 2) cos=y x x 3) sin= +y x x . Bài 3: Cho hàm số ( )f x xác định trên R và thỏa mãn: ( 1) ( 1) 2 ( )+ + − =f x f x f x . Chứng minh rằng ( )f x là hàm tuần hồn. Bài 4: Cho hàm số ( )f x xác định trên R , thỏa mãn: 21( ) ( ) ( ) 2 + = + −f x a f x f x . Trong đĩ a là hằng số dương. Chứng minh rằng ( )f x là hàm tuần hồn. Bài 5: Cho hàm số ( )f x cĩ tính chất : Tồn tại số thực 0≠a : ( ) 1( ) ( ) 1 − + = + f xf x a f x tại tất cả mọi điểm mà ( ), ( )+f x a f x xác định. Chứng minh rằng ( )f x là hàm tuần hồn. 5.Hàm số hợp ðịnh nghĩa: Cho hàm số ( )y f x= cĩ tập xác định D .Giả sử hàm ( )u x là một hàm số cĩ miền xác định X , cĩ tập giá trị T D⊂ . Khi đĩ biểu thức [ ( )]f u x cĩ nghĩa với mọi x X∈ . Ta nĩi [ ( )]y f u x= là một hàm hợp. Các dạng tốn liên quan: Dạng 1: Xác định biểu thức của hàm hợp Cho hàm số ( )y f x= . Xác định hàm số [ ( )]y f u x= . Phương pháp: Thay x bởi ( )u x Ví dụ 1: Cho hàm số 2( ) 1 xf x x = + . Tính 2 2( ) 1 tf t + . Giải: ðặt 2 2 1 t x t = + , ta cĩ: 2 32 2 2 2 2 4 22 2 2 2 2 ( 1) 2 21( ) 21 4 ( 1) 6 1( ) 1 1 t t t t t ttf tt t t t t t + ++ = = = + + + + ++ + . Vậy: 3 2 4 2 2 2 2( ) 1 6 1 t t tf t t t + = + + + . Tập xác định-Tập giá trị của hàm số GV: Nguyễn Tất Thu Biên Hịa- ðồng Nai Ví dụ 2: Cho hàm số 2( ) 4 2 x x f x = + . 1) Cho 1x y+ = . Tính ( ) ( )f x f y+ . 2) Tính 1 2 2006( ) ( ) ... ( ) 2007 2007 2007 A f f f= + + + . Giải: 1) Ta cĩ: 1 1 4 4 4 2( ) ( ) ( ) (1 ) 1 4 2 4 2 4 2 4 2 x x x x x x x f x f y f x f x − − + = + − = + = + = + + + + . 2) Ta cĩ 1 2006 2 2005 1003 1004... 1 2007 2007 2007 2007 2007 2007 + = + = = + = . 1 2006 1003 1004( ) ( ) ... ( ) ( ) 1003 2007 2007 2007 2007 A f f f f⇒ = + + + + = . Dạng 2: Xác định hàm khi biết hàm hợp Cho hàm ( ( ))f u x . Xác định hàm ( )f x ? Phương pháp: ðặt ( ) ( )t u x x g t= ⇒ = thay vào biểu thức của ( ( ))f u x ta cĩ hàm ( )f x Ví dụ 1: Xác định hàm số ( )f x biết : 1( ) 2 2 ( 1) 1 f x x x = + ≠ − . Giải: ðặt 1 1 11 ( 0) 1 t t x x t x t t + = ⇔ − = ⇒ = ≠ − . Vậy 1 4 2( ) 2. 2t tf t t t + + = + = . Thay đổi kí hiệu x bởi t ta cĩ: 4 2( ) ( 0)xf x x x + = ≠ . Ví dụ 2: Cho hàm số ( )f x thỏa mãn: 4 4(tan 2 ) tan cot (0; ) 4 f x x x x pi= + ∀ ∈ . xác định hàm ( )f x . Giải: Ta cĩ: sin cos 1 2tan cot cos sin sin cos sin 2 x x x x x x x x x + = + = = . 4 4 2 2 2 2 2tan cot (tan cot ) 2 [(tan cot ) 2] 2x x x x x x+ = + − = + − − 2 2 2 2 4 2 4 16 16[ 2] 2 [4cot 2 2] 2 2 sin 2 tan 2 tan 2 x x x x = − − = + − = + + Do đĩ: 4 2 16 16(tan 2 ) 2 (0; ) 4tan 2 tan 2 f x x x x pi = + + ∀ ∈ . ðặt tan 2 , 0t x t= > , ta được: 4 2 16 16( ) 2f t t t = + + .Thay kí hiệu t bởi kí hiệu x ta được: Tập xác định-Tập giá trị của hàm số GV: Nguyễn Tất Thu Biên Hịa- ðồng Nai 4 2 16 16( ) 2 0f x x x x = + + ∀ > . Ví dụ 3: 1) Giải sử 2( ) 3 1f x x x= + + . Giải Bất phương trình: [ ( )] ( )f f x f x> 2) Cho tam thức 2( ) ( 0)f x ax bx c a= + + ≠ .Giả sử phương trình ( )f x x= vơ nghiệm. Chứng minh rằng phương trình [ ( )]f f x x= cũng vơ nghiệm. Giải: 1) 2 2[ ( )] ( ) [ ( )] ( ) 0 ( ) 3[ ( ) ] 0f f x f x f f x f x f x x f x x> ⇔ − > ⇔ − + − > . 2 2 1[ ( ) ][ ( ) 3] 0 ( 2 1)( 4 4) 0 2 xf x x f x x x x x x x ≠ − ⇔ − + + > ⇔ + + + + > ⇔ ≠ − . Vậy nghiệm của bất phương trình đã cho là: 1 2 x x ≠ − ≠ − . 2) Vì phương trình ( )f x x= vơ nghiệm nên ta cĩ các khả năng sau * ( ) f x x x R> ∀ ∈ thay x bởi ( )f x ta được: [ ( )] ( )f f x f x x> > ⇒ phương trình [ ( )]f f x x= vơ nghiệm. * ( ) f x x x R< ∀ ∈ thay x bởi ( )f x ta được: [ ( )] ( )f f x f x x< < ⇒ phương trình [ ( )]f f x x= vơ nghiệm. Vậy phương trình: [ ( )]f f x x= vơ nghiệm. Dạng 3: Biến đổi hàm hợp Cho hàm số [ ( )]f u x . Xác định hàm [ ( )]f v x ? Phương pháp: ðặt ( ) ( ) ( )v t u x x tϕ= ⇒ = . Thay vào hàm [ ( )]f u x ta được [ ( )]f v t , thay t bởi x ta được [ ( )]f v x . Ví dụ 1: Cho hàm 2 1 8 8( ) 1 ( 1) x xf x x + − = − + . Xác định 2( ) ? 1 f x = + Giải: ðặt 1 2 3( 1) 1 2 2 ( 1) 1 1 1 x t x t t x x t x t t + + = ⇒ + + + = − ⇒ = − ≠ − − + − . Suy ra 2 2 2 38 82 ( 3)( 1) ( 1)1( ) 131 2( 1) 1 t t t ttf t tt t + − − + − + − − = = − = − ++ − + − , thay t bởi x ta được 22( ) 1 1 f x x = − + . Ví dụ 2: Cho hàm (cot ) sin 2 cos2f x x x= + với [0; ]x pi∀ ∈ . Tìm hàm ( )g x được xác Tập xác định-Tập giá trị của hàm số GV: Nguyễn Tất Thu Biên Hịa- ðồng Nai định bởi: ( )2 2( ) (sin ) cosg x f x f x= . Giải: ðặt 2 2 2 2 2 2 tan 2cot 2 1 cot sin 2 ; cos2 1 tan 1 cot 1 1 x x t t t x x x x x t t − = ⇒ = = = = + + + + Suy ra: 2 2 2 1( ) 1 t tf t t + − = + , thay t bởi 2 2sin , cosx x ta cĩ: 4 2 4 2 4 4 2 2 4 4 4 4 2 2 (sin 2sin 1)(cos 2cos 1) sin cos 8sin cos 2( ) (sin 1)(cos 1) sin cos 2sin cos 2 x x x x x x x xg x x x x x x x + − + − + − = = + + − + . Bài tập Bài 1: Cho hàm số 2 2 ( ) 1 xf x x = + . Tính (tan )f x . Bài 2: Tìm hàm số ( )f x , biết: 1) 2( 1) 1f x x+ = − 4 3 212) ( ) 2 3 2 1f x x x x x x + = − + − + 2 23) ( 1) 2 1f x x x x+ − = + − − 2 24) ( 2 ) ( 4)( 4)f x x x x x+ = − + Bài 3: Cho hàm f xác định trên R thỏa mãn: (cot ) sin 2 cos2f x x x= + . Xác định hàm số ( ) ( ). (1 )g x f x f x= − và tìm giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của hàm số ( )g x trên đoạn [ 1;1]− . Bài 4: Cho hàm 2( ) x x af x a a = + ( 0)a > . 1) Tính ( ) (1 )f u f u+ − 2) Tính tổng 2 2 22 1003(sin ) (sin ) ... (sin ) 2008 2008 2008 S f f fpi pi pi= + + + . Bài 5: Cho hàm 22 2 1( ) 2 xf x − −= . Giải phương trình 2008 ( ) 0f x = , trong đĩ 1 1( ) ( ), ( ) ( ( )) 2n nf x f x f x f f x n−= = ∀ ≥ . Bài 6: Cho hàm 3 2( ) 1 3 3 xf x x x = − + . Tính tổng 2008 1 ( ) 2009i iS f = = ∑ . Bài tập trắc nghiệm Câu 1: Tập xác định của hàm số 1 2 1 3 y x x = + − − là I. 1[ ; ) 2 D = +∞ II. \ {3}D R= III. 1[ ;3) (3; ) 2 D = ∪ +∞ IV. 1\ { } 2 D R= . Tập xác định-Tập giá trị của hàm số GV: Nguyễn Tất Thu Biên Hịa- ðồng Nai Câu 2: Tập xác định của hàm số ( 1) ( 2)y x x x x= − + + là: I. \ {0}D R= II. {0}D = III. [1; )D = +∞ IV. ( ; 2] {0} [1; )D = −∞ − ∪ ∪ +∞ Câu 3: Hàm số 2 1 2 1 3 2 y x x x = + − − + xác định khi I. 1 2x x II. 1 2x x≤ ∪ ≥ III. 2 1x x≠ ∪ ≠ IV. 1x ≥
File đính kèm:
- Tap_Xac_Dinh_2159_27402646.pdf