Chuyên đề Khảo sát hàm số (Văn Phong)
Bạn đang xem trước 20 trang mẫu tài liệu Chuyên đề Khảo sát hàm số (Văn Phong), để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Văn Phong Chuyên đề Khảo sát hàm số (1) CHUYÊN ĐỀ: KHẢO SÁT HÀM SỐ BÀI 1. TÍNH ĐƠN ĐIỆU CỦA HÀM SỐ A. Tóm tắt lý thuyết 1. Định nghĩa Cho hàm số f(x) xác định trên (a, b); x1, x2 (a, b) + f là hàm số tăng (đồng biến) trên (a, b) khi x1 < x2 f(x1) < f(x2) + f là hàm số giảm (nghịch biến) trên (a, b) khi x1 f(x2) + Hàm số tăng, giảm được gọilà hàm số đơn điệu. (*) Đặt 21 xxx và y = f(x1) - f(x2) + Nếu 0 y x hàm số đồng biến + Nếu 0 y x hàm số nghịch biến 2. Định lý 1 + Nếu ),(0)(' baxxf thì f(x) tăng trên (a, b) + Nếu ),(0)(' baxxf thì f(x) giảm trên (a, b) + Nếu ),(0)(' baxxf thì f(x) = const 3. Định lý 2 + f(x) tăng trên (a, b) khi và chỉ khi ),(0)(' baxxf + f(x) giảm trên (a, b) khi và chỉ khi ),(0)(' baxxf (ta không xét trường hợp )0)(' xf 4. Chú ý Cho hàm số y = f(x, m) (m: tham số) + Điều kiện để hàm số đồng biến trên (a, b) là ),(0),(' baxmxf + Điều kiện để hàm số nghịch biến trên (a, b) là ),(0),(' baxmxf 5. Điểm tới hạn của hàm số a. Định nghĩa Cho hàm số f(x) xác định trên (a, b). Điểm x0 (a, b); x0 được gọi là điểm tới hạn của hàm số nếu 0)(' 0 xf hoặc )(' 0xf không xác định b. Chú ý Giả sử x1, x2 là hai điểm tới hạn kề nhau của hàm số f(x) thì trên khoảng (x1, x2) )(' xf giữ nguyên dấu. B. Phương pháp giải toán I. Dạng 1: Tìm các khoảng đơn điệu của hàm số Phương pháp: - Tìm miền xác định của hàm số - Tính đạo hàm 'y và tìm các điểm tới hạn - Xét dấu 'y và lập bảng biến thiên VD1: Tìm điểm tới hạn của hàm số y = x3 – 2x2 + x + 3 x xxy 42 2 xxy Văn Phong Chuyên đề Khảo sát hàm số (2) VD2: Xét tính đơn điệu của các hàm số sau: a. y = -2x3 – 3x2 + 12x + 8 (NB/(-2, 1); ĐB/(- , -2) và (1, + )) b. 1 742 2 x xxy (ĐB/(- , ) 2 101 và ( 2 101 , + ); NB/( 2 101 ,1) và (1, 2 101 ) c. 22 xxy (ĐB/(0, 1); NB/(1, 2) d. 2 122 x xxy (ĐB/(-5, -2) và (-2, 1); NB/(- , -5) và (1, + ) VD3: Xét tính đơn điệu của các hàm số f(x) = sinx trên khoảng (0, 2 ) Giải + Hàm số đã cho xác định trên (0, 2 ) + Ta có f’(x) = cosx, x (0, 2 ) f’(x) = 0, x (0, 2 ) , 2 x 2 3 x + Lập bảng biến thiên: x f'(x) f(x) /2 0 0+ + 3 /2 2 - 0 0 1 -1 0 Hàm số đồng biến trên; hàm số nghịch biến trên VD4: Khảo sát sự biến thiên của các hàm số: a. y = 2x – sin2012x b. y = xx Giải a. + TXĐ: D = R + Ta có y’ = 2 – cos2012x > 0. Vậy hàm số luôn tăng trên R b. + TXĐ: D = (0, + ) + ln 2 vế: lny = lnxx )1(ln'1ln)'.(lnln'' xxyxxxxx y y x e xy 10' (y’ không xác định tại )0x + Lập bảng biến thiên: x y' y 0 1/e + 8 0- + Văn Phong Chuyên đề Khảo sát hàm số (3) VD5: Xét chiều biến thiên của các hàm số sau: 12 xxxy Giải + TXĐ: D = R + Ta có: 1.14 1212' 22 2 xxxxx xxxy Xét: g(x) = xxxxxxxxxxx 012|12|123)12(124441212 222 Vậy y’ > 0 x nên hàm số đã cho đồng biến trên R BT1. Xét chiều biến thiên của các hàm số sau: a. y = x3 – 3x2 + 4x – 5 b. y = 3 1 x3 + x2 – 3x + 4 c. 1 22 x xxy d. 2 122 2 x xxy BT2. Xét chiều biến thiên của các hàm số sau: a. 2xxxy b. 22 3 xxy BT3. Xét chiều biến thiên của các hàm số sau: a. y = x3 + x – cosx – 4 b. y = cosx trên khoảng (0, 2 ) c. y = sin x + cosx trên khoảng (0, ) d. y = cos2x – 2x + 3 II. Dạng 2: Tìm điều kiện của tham số để hàm số đơn điệu trên một khoảng cho trước Phương pháp: Sử dụng định lý 2: + f(x) tăng trên (a, b) khi và chỉ khi ),(0)(' baxxf + f(x) giảm trên (a, b) khi và chỉ khi ),(0)(' baxxf *) Hàm số y = f(x, m) tăng 0'min0' yIxyIx Ix *) Hàm số y = f(x, m) giảm 0'0' yMaxIxyIx Ix VD1: Tìm m để hàm số sau luôn giảm trên R: 23)12(2 3 1)( 23 mxmxxxfy Giải + TXĐ: D = R + Ta có: y’ = -x2 + 4x + 2m + 1, ' = 2m + 5 + Lập bảng xét dấu ' m ' y' -5 - 8 2 + 8 +0- *) m = -5/2 thì Rxx ,0)2(' 2y . Hàm số nghịch biến trên R *) m < -5/2 thì Rxy ,0' . Hàm số nghịch biến trên R *) m > -5/2 thì 0'y có 2 nghiệm x1, x2 (x1< x2). Hàm số đồng biến trên khoảng (x1< x2). Không thỏa mãn. + Vậy hàm số nghịch biến trên R khi và chỉ khi 2 5 m Văn Phong Chuyên đề Khảo sát hàm số (4) VD2: Tìm a để hàm số sau luôn tăng trên R: 34 3 1)( 23 xaxxxfy Giải + TXĐ: D = R + Ta có y’ = x2 + 2ax + 4, ' = a2 - 4 + Lập bảng xét dấu: a ' y' -2- 8 2 + 8 0- +0+ VD3: Tìm m để hàm số y = x + mcosx đồng biến trên R Giải + TXĐ: D = R + Ta có: y’ = 1 – msinx Cách 1: hàm số đồng biến trên R RxxmRxxmRxy ,1sin,0sin1,0' (1) *) m = 0 thì (1) luôn đúng *) m > 0 thì (1) 1011,1sin m m Rx m x *) m < 0 thì (1) 0111,1sin m m Rx m x Vậy 11 m Cách 2: hàm số đồng biến trên R 0)1;1min('min,0' mmyRxy 11 01 01 m m m VD4: Tùy theo m khảo sát sự biến thiên của hàm số: 12)1 2 1( 3 1 23 mxxmxy Giải + TXĐ: D = R + Ta có mxmxy 2)2(' 2 ; = m2 + 4m + 4 – 8m = (m – 2)2 *) Nếu m = 2 Rxy ,0'0 hàm số đồng biến trên R *) Nếu m 2 0'0 y có 2 nghiệm phân biệt: mx x 2 1 2 Ta có x1 – x2 = 2 – m - Với m > 2 x1 < x2, ta có bảng biến thiên: x y' y 2- 8 m + 8 0 0- + - Văn Phong Chuyên đề Khảo sát hàm số (5) - Với m x2, ta có bảng biến thiên: x y' y m- 8 2 + 8 0 0- + - Kết luận: - Với m = 2: hàm số đồng biến trên R - Với m > 2: hàm số ĐB/(2, m); NB/(- , 2) và (m, + ) - Với m < 2: hàm số ĐB/(m, 2); NB/(- , m) và (2, + ) VD5: Cho hàm số: 1 3 mx mmxy a. Tìm m để hàm số tăng trên từng khoảng xác định b. Tìm m để hàm số đồng biến trên(4, ) c. Tìm m để hàm số nghịch biến trên )3,( Giải + Miền xác định: D = R\ 1m + Ta có: 2 2 1 32' mx mmy a. Hàm số tăng trên từng khoảng xác định 1 3 )1( 032 )1( 0' 2 m m mx mm mx y b. Hàm số tăng trên (4, ) : 1 35 5 1 3 41 1 3 ),4(1 1 3 ),4( 0' m m m m m m m m m m m x y c. Hàm số giảm trên )3,( : 13 2 13 31 13 )3,(1 13 )3,( 0' m m m m m m m x y VD6: Tìm m để hàm số: y = x3 + 3x2 +3mx – 2 a. Tăng trên TXĐ b. Giảm trên (-1, + ) c. Tăng trên (-2, 3) Giải + TXĐ: D = R + y’ = 3x2 + 6x + 3m a. Để hàm số tăng trên TXĐ thì R xy 0' 10' m b. Để hàm số giảm trên (-1, + ) thì: (*)),1(0363),1(0' 2 xmxxxy Đk để bphương trình (*) có nghiệm là 0' khi đó bphương trình có nghiệm [x1, x2] với x1, x2 là nghiệm của tam thức bậc 2. Như vậy bphương trình có nghiệm trong khoảng hữu hạn không m để hàm số giảm trên (-1, + ) Văn Phong Chuyên đề Khảo sát hàm số (6) c. Để hàm số tăng trên (-2, 3) thì mxxxy 2)3,2(0' 2 Đặt g(x) = x2 + 2x g’(x) = 2x + 2 g’(x) = 0 x = -1 Lập bảng biến thiên: x g'(x) g(x) -2 -1 -3 +- 0 +- -1 0 3 8 8 88 Trên BBT ta thấy ming(x)/(-2, -3) = g(-1) = -1 Vậy điều kiện để bphương trình mxx 22 nghiệm đúng )3,2(x là -m 11 m VD7: Tìm m để hàm số sau: a. mx mxxfy 4)( luôn giảm trên (- , 1) b. y = x3 + 3x2 + (m + 1)x + 4m nghịch biến trên (- 1, 1) Giải a. + TXĐ: D = R\ m + Ta có: mx mx mxfy ,4)('' 2 2 + Hàm số nghịch biến trên khoảng (- , 1) 12 1 22 1 04 )1,( )1,(,0' 2 m m m m m m xy Vậy 12 m b. y = x3 + 3x2 + (m + 1)x + 4m + TXĐ: D = R + Ta có: 163)('' 2 mxxxfy Cách 1: Hàm số đã cho nghịch biến trên khoảng (-1, 1) )1,1(,0)(' xxf mxgxmxx )(min)1,1(,)163( ]1,1[ 2 Xét hàm số )1,1(),163()( 2 xxxxg )1,1(,066)(' xxxg g(x) nghịch biến trên (-1, 1) Ta có: 2)(lim 1 xg x ; 10)(lim 1 xg x x f'(x) f(x) - 1-1 -2 -10 Vậy m 10 Văn Phong Chuyên đề Khảo sát hàm số (7) Cách 2: 66)('' xxf 110)('' xxf . Do đó hàm số đã cho nghịch biến trên khoảng (-1, 1) 10)(lim 1 xgm x Vậy m 10 Cách 3: Điều kiện để hàm số nghịch biến trên (-1, 1) là )1,1(0' xy Vì y’ liên tục trên R nên y’ liên tục tại x = -1 va x = 1 nên ]1,1[0')1,1(0' xyxy xmxxxg ]1,1[0163)( 2 Khi đó g(x) phải có 2 nghiệm phân biệt x1, x2 và [-1, 1] ],[ 21 xx hay x1 211 x 10 010 02 0)1( 0)1( 0)1(. 0)1(. m m m g g ga ga VD8: Tìm m để hàm số: y = x3 + 3x2 + mx + m nghịch biến trên đoạn có độ dài bằng 1 Giải + TXĐ: D = R + y’ = 3x2 + 6x + m + Điều kiện để hàm số nghịch biến trên một đoạn có độ dài = 1 là: y’ có 2 nghiệm x1, x2 thỏa mãn: |x1 – x2| = 1 Vì 0'y ],[ 21 xxx Điều kiện là: 4 9 1 | x- x| 3 1 | x- x| 0' 2121 m m BT1. Tìm m để hàm số sau: a. y = f(x) = 2x3 – 2x2 – mx – 1 tăng trên khoảng (1, + ) b. y = f(x) = mx3 – x2 + 3x + m – 2 tăng trên (-3, 0) c. y = f(x) = mxmxmx )1()1(2 3 1 23 tăng trên (2, + ) BT2. Với giá trị nào của m thì hàm số sau luôn đồng biến với mọi x y = (2m + 3)sinx + (2 – m)x BT3. Tìm m để hàm số y = (m –x)x2 – m đồng biến trên (1, 2) BT4. Tìm m để hàm số y = x3 + 3x2 - (m + 1)x - 4m nghịch biến trên (-1, 1) BT5. Tìm m để hàm số y = (m - 3)x – (2m + 1)cosx nghịch biến với mọi x? BT6. Tìm m để hàm số y = x3 – 3(2m + 1)x2 + (12m + 5)x + 2 đồng biến trên (- , -1] và [2, + ) HD: + TXĐ: D = R + Ta có: y’ = 3x2 – 6(2m + 1)x + 12m + 5 + ĐK để hàm số đồng biến trên (- , -1] và [2, + ) là: ) + [2, 1]- , (-,0' xy 0512)12(63 2 mxmx , (*) ) + [2, 1]- , (- x Cách 1: sử dụng tam thức bậc 2 thì điều kiện là: 21 0' 0' 21 xx Cách 2: sử dụng hàm số. ĐS 12 5; 12 7m Văn Phong Chuyên đề Khảo sát hàm số (8) BT7. Cho hàm số: 1 22 2 mx mmxxy a. Xét chiều biến thiên khi m = 0 b. Xác định k để hàm số đồng biến trên (1, + ) BT8. Tìm m để hàm số 2 262 x xmxy nghịch biến trên [1, + ) BT9. Tìm a và b để hàm số y = asinx + bcosx + 2x luôn đồng biến trên R? HD: + TXĐ: D = R + Ta có: y’ = acosx – bsinx + 2 + ĐK để hàm số đồng biến là Rxy ,0' ,02sincos xbxa Rx 0)2sincos(min xbxa R Ta có: 2cos2sincos' 22 2222 22 xbax ba bx ba abay , Với 22 cos ba a Ta có: Rxx ,1)cos( nên 2222 22cos' baxbay Chứng tỏ 222'min bay R 42020'min 222222 bababay R BT10. Tìm m để hàm số sau đồng biến trên các khoảng đã chỉ ra: a. 3 1)2(3)1( 3 1 23 xmxmmxy trên [2, + ) b. 4)3()1( 3 1 23 xmxmxy trên (0, 3) III. Dạng 3: Sử dụng tính đơn điệu của hàm số để giải phương trìnhm bất phương trình và HPHƯƠNG TRÌNH Phương pháp: Sử dụng các định lý sau: Định lý 1:Hàm số f(x) liên tục và đơn điệu trên [a, b] thì ],[2,1 bax mà f(x1) = f(x2) 21 xx Định lý 2: Hàm số f(x) liên tục và đơn điệu trên [a, b] và f(a).f(b) < 0 thì phương trình f(x) = 0 có nghiệm duy nhất trên (a, b) Định lý 3: Hàm số f(x) liên tục và đơn điệu tăng (giảm) trên [a, b] còn hàm số g(x) liên tục và đơn điệu giảm (tăng) trên [a, b] khi đó nếu phương trình f(x) = g(x) có nghiệm trên[a, b] thì nghiệm đó là duy nhất Chú ý: Khi gặp hệ có dạng: )2(0),( )1()()( yxg yfxf ta có thể tìm lời giải theo một trong hai hướng sau: Hướng 1: Phương trình 0)()()1( yfxf (3) tìm cách đưa (3) về dạng tích. Hướng 2: Xét hàm số y = f(t) ta thường gặp hàm số liên tục trên TXĐ của nó. Nếu hàm số y = f(t) đơn điệu thì từ (1) x = y. Văn Phong Chuyên đề Khảo sát hàm số (9) VD1: Giải phương trình: a. 043135 xxx b. 141675 xxxx c. 541 3 xxx d. 1414 2 xx (ĐHNH KD00) e. 321342 xxx Giải a. 043135 xxx + ĐK: 3 1 x + Xét hàm số: y = 43135 xxx ( 3 1 x ) 0 312 335' 24 x xxy y là hàm số tăng trên (- , 3 1 ) Mà f(-1) = 0 chứng tỏ phương trình đã cho có nghiệm duy nhất x = -1 b, c, d, e: các em làm tương tự VD2: Giải bất phương trình: 871357751 543 xxxxy Giải + ĐK: 7 5 x + ), 7 5[0 )713(5 13 )57(4 7 )75(3 5 12 1' 5 44 33 2 x xxxx y Chứng tỏ hàm số đồng biến trên ), 7 5[ Mặt khác f(3) = 8 nên bphương trình )3()( fxf với ), 7 5[ x 3 7 5 x VD3: Giải phương trình: a. 0)11)(24()392(3 22 xxxxx b. 3 223 497654 xxxxx c. xxx 4)32()32( Giải a. 0)11)(24(392(3 22 xxxxx 3)2(2)12(3)3(23 22 xxxxx + Đặt u = -3x, v = 2x +1 phương trình thành: 3232 22 vvuu (*) + Xét hàm số: 24 32)( ttttf liên tục trên (0, + ) Văn Phong Chuyên đề Khảo sát hàm số (10) x f'(x) f(x) + 2 + 8 0 + 8 Ta có: 0 3 322)(' 24 3 tt tttf với mọi t > 0 f(t) đồng biến trên (0, + ) Khi đó (*) 5 1123)()( xxxvuvfuf Vậy 5 1 x b. 3 223 497654 xxxxx + Đặt 3 2 497 xxy . Khi đó phương trình đã cho 497 654 23 23 xxy xxxy (*)1)1( 654 243 654 33 23 233 23 xxyy xxxy xxxyy xxxy (*) có dạng f(y) = f(x + 1) + Xét hàm số f(t) = t3 + t, tR f’(t) = 3t2 + 1 > 0, tR nên f(t) đồng biến trên R. Suy ra (*) có y = x + 1. Từ đó ta tính được x Tập nghiệm là: 2 51, 2 51,5S c. xxx 4)32()32( (*)1) 4 32() 4 32( xx Đặt f(x) = xx ) 4 32() 4 32( , 0) 4 32ln() 4 32() 4 32ln() 4 32()(' xxxf => f(x) nghịch biến. Mà f(1) = 1 = f(x) => x = 1 là nghiệm duy nhất. VD4: Chứng minh rằng phương trình 1122 2 xx có nghiệm duy nhất Giải + Xét hàm số 22)( 2 xxxf liên tục trên ),2[ + Ta có 2,0 2 )85()(' x x xxxf + Lập bảng biến thiên: Dựa vào bảng biến thiên ta thấy đồ thị hàm số 22)( 2 xxxf luôn cắt đường thẳng y = 11 tại duy nhất một điểm. Do đó phương trình đã cho có nghiệm duy nhất. VD5: Giải bất phương trình: 62 12 5233 x x x Giải + Điều kiện: 2 3 2 1 x Văn Phong Chuyên đề Khảo sát hàm số (11) + Bphương trình )()(62 12 5233 xgxfx x x (*) + Xét hàm số: 12 5233)( x xxf liên tục trên 2 3, 2 1 Ta có 2 3, 2 1,0 12 5 23 3)(' 3 x xx xf nên f(x) nghịch biến trên 2 3, 2 1 + Xét hàm số g(x) = 2x + 6, g’(x) = 2 > 0 nên g(x) đồng biến trên R Ta thấy f(1) = g(1) = 8 *) Nếu x > 1 f(x) < f(1) = g(1) < g(x) nên (*) đúng *) Nếu x f(1) = g(1) > g(x) nên (*) vô nghiệm Vậy nghiệm của bất phương trình là: 2 31 x VD6: Giải hệ phương trình: a. 4432 4432 xy yx b. xyy yxx 2 2 3 3 c. )2(1 )1(33 66 33 yx yyxx Giải a. Điều kiện 4 2 3 4 2 3 y x Ta có: yyxx xy yx 432432 4432 4432 (*) + Xét hàm số f(t) = tt 432 trên 4, 2 3 + Ta có f’(t) = 0 42 1 32 1 tt , 4, 2 3x . Từ (*) ta có f(x) = f(y) x = y Từ đó ta tìm ra x, y b. Xét hàm số f(t) = t3 + 2t, f’(t) = 3t2 + 2 > 0 suy ra f(t) đồng biến trên R. Hệ phương trình thành: xyf yxf )( )( + Nếu x > y f(x) > f(y) y > x (mâu thuẫn) + Nếu x < y f(x) < f(y) y < x (mâu thuẫn) x = y Vậy hệ có nghiệm duy nhất x = y = 0 c. Từ (2) yx ]1,1[),( Từ (1) )()( yfxf (3) + Xét hàm số f(t) = t3 – 3t liên tục trên ]1,1[ + Ta có f’(t) = 3t2 – 3 0 , ]1,1[t nên f(t) nghịch biến trên ]1,1[ , o vậy từ (3) yx Thay lại (2) ta giải được: 6 2 1 yx Văn Phong Chuyên đề Khảo sát hàm số (12) VD7: Giải bất phương trình: xxxx 43216632 23 Giải + ĐK: 42 04 016632 23 x x xxx + bphương trình 32416632 23 xxxx + Đặt xxxxxf 416632)( 23 , f(x) liên tục trên [-2, 4] + Ta có: 0 42 1 16632 )1(3)(' 23 2 xxxx xxxf , )4,2(x Vậy hàm số f(x) đồng biến trên )4,2( . Mà f(1) = 1)1()(32 xfxf Vậy nghiệm của phương trình đã cho là: 12 x BT1. Giải phương trình: 444 88 1 111 xx xx Giải + ĐK: 10 x + Xét 44 1)( xxxf , 4 34 3 4 34 3 4 34 3 )1(.4 )1( )1(4 1 4 1)(' xx xx xx xf 2 10)1(0)(' 4 34 3 xxxxf Lập bảng biến thiên ta có 4 )1,0( 8)(max xf khi x = 1/2 + Xét xx xg 1 11)( , xx xg 12 1 2 1)(' 2 110)(' xxxxg Lập bảng biến thiên ta có 8)(max )1,0( xg khi x = 2 1 Vậy 444 )1,0( 88 1 111max xx xx khi x = 2 1 Suy ra nghiệm của phương trình là x = 2 1 BT2. Giải phương trình: 82315 22 xxx Giải + TXĐ: D = R + Ta có 8231582315 2222 xxxxxx + Đạo hàm vế trái: x x xx x xx x xVT ,0 15 ||3 15 1533 15 )'( 22 2 2 Văn Phong Chuyên đề Khảo sát hàm số (13) hàm số xxy 3152 nghịch biến trên R. + Đạo hàm vế phải: 0,0 0,0 8 )'( 2 x x x xVP Nên hàm số 82 2 xy ĐB/[0, + ) ; NB/ )0,( *) Xét )0,(x ta có 03152 xxy 28315 22 xxxy , phương trình vô nghiệm. *) Xét ),0[ x , VT đồng biến, VP nghịch biến Mà VT có f(1) = 1 VP có f(1) = 1 => x = 1 là nghiệm duy nhất. BT3. Tìm x để f(x) = x(1 – x)(x – 3)(4 – x) đạt GTNN HD: f(x) = x(1 – x)(x – 3)(4 – x) = (4x – x2)(4x – x2 – 3) Tính f’(x), lập bảng biến thiên. 2 104 2 9)(min xtaixf BT4. Giải các bất phương trình: a. x7 + x3 > 2(3- x – x2) b. 9325 xx BT5. Giải phương trình: 3x + 5x = 6x + 2 BT6. Giải phương trình: 256 81cossin81 1010 xx BT7. Giải phương trình: xxx 3cos21217257 3coscos BT8. Giải phương trình: ,2cos 2 xe xtg 2 ; 2 x BT9. Giải phương trình: 2003x + 2005x = 4006x + 2 Văn Phong Chuyên đề Khảo sát hàm số (14) NHỮNG BÀI TOÁN CHỨA THAM SỐ 1. Điều kiện để f(x) = a có nghiệm là: a. Nếu M = Maxf(x) trên D m = mìn(x) trên D thì điều kiện là: Mam b. Nếu M = Maxf(x) trên D, không có GTNN thì điều kiện là Ma c. Nếu m = minf(x) trên D, không có GTLN thì điều kiện là ma 2. Điều kiện để bất phương trình f(x) > m Dx là )(min xfm D f(x) > m với Dx là mxfMax D )( Điều kiện để bất phương trình f(x) < m Dx là mxfMax D )( f(x) < m với Dx là mxf D )(min VD1: Tìm m để phương trình sau có nghiệm: mxxxx )6)(3(63 (*) Giải + Điều kiện: 63 x + Đặt 2 9)6)(3(63 2 txxxxt + Phương trình (*) thành: mtt 2 92 (**) xxxx x xx xx xx t 6.3362 23 6.32 36 62 1 32 1' t’ = 0 => x = 3/2 + Lập bảng biến thiên: x t' t 0+ - -3 3 3 2 6 2 3 3 Vậy t ]23,3[ Như vậy (*) có nghiệm (**) có nghiệm t ]23,3[ + Xét hàm số 2 9)( 2 tttf , t ]23,3[ ttf 1)(' + Lập bảng biến thiên: t f'(t) f(t) - - 1 33 2 3 3 0 2 - 9 2 Dựa vào bảng biến thiên suy ra (**) có nghiệm t ]23,3[ 3 2 923 m Văn Phong Chuyên đề Khảo sát hàm số (15) VD2: Tìm m để phương trình sau có đúng 2 nghiệm ] 4 , 4 [ x : cos3 – sin3x = m (*) Đặt 4 cos2sincos xxxt Do 24 0 44 xx 201 4 cos0 tx Ứng với mỗi giá trị của ]2,0[t có tương ứng một giá trị ] 4 , 4 [ x sao cho 4 cos2 xt (*) (**)232)3( 2 11)cossin1)(cossin 32 2 mttmttmttmxxxx (*) có đúng 2 nghiệm ] 4 , 4 [ x (**) có đúng 2 nghiệm ]2,0[t + Đặt tttf 3)( 3 , 33)(' 2 ttf , 10)(' ttf t f'(t) f(t) 0 2 + 8 0 +- 0 2 2-1 2 Từ bảng biến thiên ta có (**) có đúng 2 nghiệm ]2,0[t khi và chỉ khi 1 2 2222 mm VD3: Tìm m để bất phương trình sau có nghiệm: 13 mxmx (*) Đặt 303 2 txxt (*) 2 11)2(0,1)3( 2 22 t tmttmtmttm Đặt 0, 2 1)( 2 t t ttf Khảo sát sự biến thiên, dựa vào bảng biến thiên suy ra 4 31 m VD4: Tìm m để phương trình sau có nghiệm: 059481245 2 mxxxx Giải + TXĐ: D = 4 5,1 + Đặt txx 1245 (Chú ý xét giá trị của t như VD0) Ta có: 2121)11)(1245( 222 222 ttxxt + Phương trình thành: 21 22 2 t mtt + Xét 22)( 2 tttf , 21 t Văn Phong Chuyên đề Khảo sát hàm số (16) 14)(' ttf , ]2,1[ 4 10)(' ttf . Vậy hàm số đồng biến trên ]2,1[ 1)1()(min ]2,1[ ftf ; 22)2()( ]2,1[ ftfMax Vậy 221 m VD5: Tìm m để phương trình sau có 4 nghiệm phân biệt: mxxxxxx 42224)22( 2232 Giải + TXĐ: D = R + Đặt 1222 txx . Phương trình trở thành: t3 – 2t2 – 4t – m + 4 = 0 (*) + Điều kiện để phương trình đã cho có 4 nghiệm phân biệt là phương trình (*) có 2 nghiệm phân biệt 1t + Ta có f’(t) = 3t2 – 4t – 4 3 2 2 0)(' t t tf + Lập bảng biến thiên t f'(t) f(t) 1- 8 2 + 8 0- + -1 -4 + 8 Dựa vào bảng biến thiên ta thấy phương trình (*) có 2 nghiệm phân biệt 1t khi 14 m VD6: Tìm m để phương trình sau có nghiệm 2 ; 2 x : 2 + 2sin2x = m(1 + cosx)2 Giải + Xét cosx = - 1 không phải là nghiệm của phương trình + Phương trình đã cho: (*) cos1 cossin2 )cos1( )2sin1(2 2 2 m x xx m x x + Đặt 2 xtgt . Do 2 ; 2 x nên 1;1t Ta có 21 2sin t tx ; 2 2 1 1cos t tx nên (*) thành mtt 22 )12( 2 1 + Xét hàm số: 22 )12( 2 1)( tttf )13(2)(' 23 ttttf Văn Phong Chuyên đề Khảo sát hàm số (17) 21 21 1 0)(' t t t tf (loại) Ta có f(1) = 2, f(-1) = 2, f( 21 ) = 0 Vậy điều kiện để phương trình có nghiệm 1;1t là 20)()(min ]1,1[]1,1[ mtfMaxmtf VD7: Tìm m để phương trình sau có nghiệm: 1)2)(2(22 mxxxx Giải + ĐK: x ]2,2[ + Đặt xx 22 = t ...... t 2 4)22)(2( 2 tx + Phương trình thành: -t2 + 2t + 2 = 2m 2 2 2t t- 2 m Xét hàm số: 2 2 2t t-)( 2 tf trên ...][..., ttf 1)(' Lập bảng biến thiên tìm được minf(t), Maxf(t). Kết luận minf(t) m Maxf(t). VD8: Tìm m để bất phương trình sau nghiệm đúng với mọi x: mxxm 72 2 Giải Bphương trình m x x 172 2 Xét hàm số: 172 )( 2 x xxf 22 2 2 2 2 2 172 727 172 72 2.172 )(' x x x x xxx xf 210)(' xxf Xét 2 2 172 1lim 172 lim)(lim 2 2 xx x xxf xxx 2 2 172 1lim 172 lim)(lim 2 2 xx x xxf xxx Văn Phong Chuyên đề Khảo sát hàm số (18) x f'(x) f(x) 21- 8 - 21- + 8 0 0- + - 2- 2 21- 6 21 6 2 2 Vậy minf(x) = 6 21)(min 6 21 mxfm VD9: Tìm m để bất phương trình: a. 182)2)(4(4 2 mxxxx có nghiệm ]4,2[x b. 352)3)(21( 2 mxxxx có nghiệm ]3, 2 1[x c. 421 222 xmx có nghiệm với mọi x. Giải a. ]4,2[xTXĐ + Bphương trình mxxxxmxxxx 182)2)(4(4182)2)(4(4 22 + Đặt 300)2)(4( ttxx Bất phương trình có dạng: t2 – 4t + 10 < m (*) Bài toán trở thành tìm m để bất phương trình nghiệm đúng ]3,0[t Xét hàm số f(t) = t2 – 4t + 10, f’(t) = 2t – 4, f’(t) = 0 suy ra t = 2. t f'(t) f(t) 0- 8 2 + 8 0 3 +- 10 7 6 Từ BBT ta thấy 10)(,6)(min tfMaxtf DD Vậy để bphương trình nghiệm đúng ]4,2[x thì m > 10 b, c: các em làm tương tự VD10: Tìm m để bất phương trình: 04)1(6).1(29 222 222 xxxxxx mm có nghiệm với x thỏa mãn: |x| 2 1 Giải Chia cả 2 vế cho xx 224 ta được 0)1( 2 3).1(2 4 9 22 22 mm xxxx (1) Đặt t xx 22 2 3 . Với |x| 2 1 2x2 – x 0 nên t 1 . Khi đó (1) tr thành: f(t) = t2 – 2(m – 1)t + (m + 1) 0 (2) Văn
File đính kèm:
- ham so LTDH.pdf