CHUYÊN ĐỀ ỨNG DỤNG ĐẠO HÀM ĐỂ KHẢO SÁT VÀ VẼ ĐỒ THN HÀM SỐ BÀI TÍNH ĐƠN ĐIỆU CỦA HÀM SỐ Mục tiêu Kiến thức + Biết, hiểu cơng thức, quy tắc tính đạo hàm + Nắm vững tính đơn điệu hàm số + Thấy mối liên hệ biến thiên hàm số thơng qua đạo hàm + Biết quy tắc xét dấu học lớp 10 + Nhận biết mối liên hệ hàm số biết bảng biến thiên hàm số y f x , y f u x biết bảng biến thiên hàm số y f x , đồ thị hàm số y f x đồ thị hàm số y f ' x Kĩ + Biết áp dụng công thức, quy tắc tính đạo hàm vào hàm số + Nhận diện bảng biến thiên, đồ thị hàm số đơn điệu khoảng cụ thể + Vẽ bảng biến thiên, đồ thị hàm số bản, hàm chứa trị tuyệt đối + Vận dụng tính chất hàm số trùng phương, hàm số bậc ba, hàm hữu tỷ vào giải nhanh tốn trắc nghiệm + Tìm khoảng đồng biến, nghịch biến hàm số y f x , y f u x , y f u x h x biết bảng biến thiên đồ thị hàm số y f x ( y f x ) I LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM Định nghĩa Cho hàm số f xác định khoảng (đoạn Ví dụ 1: Cho hàm số y f x có đồ thị hình vẽ nửa khoảng) K Hàm số f gọi đồng biến (tăng) K x1 x2 f x1 f x2 Dựa vào đồ thị ta thấy Hàm số đồng biến khoảng 1;0 Hàm số nghịch biến khoảng 0;1 Hàm số f gọi nghịch biến (giảm) K TOANMATH.com Ví dụ 2: Cho hàm số y f x Ta có bảng xét Trang x1 x2 f x1 f x2 dấu sau: x y Ta thấy Hàm Định lí thuận Giả sử hàm số f có đạo hàm khoảng K Nếu f x 0, x K hàm số đồng biến khoảng K số đồng biến khoảng 1 ; ; 1; 3 1 Hàm số nghịch biến khoảng ;1 3 Ví dụ 3: Cho hàm số g x x x a Nếu f x 0, x K hàm số nghịch biến Hàm số có 5 4.2.6 23 khoảng K g x 0, x Nếu f x 0, x K hàm số khơng đổi Chú ý: Định lí thuận dạng “mở rộng”: khoảng K f x x K dấu “=” hữu hạn điểm Định lí đảo K hàm số nghịch biến K Giả sử hàm số f có đạo hàm khoảng K Nếu hàm số f đồng biến khoảng K f x 0, x K Nếu hàm số f nghịch biến khoảng K f x 0, x K Lưu ý: - Hàm số f x đồng biến K đồ thị hàm số đường lên từ trái sang phải, biểu diễn bảng biến thiên dấu mũi tên hướng lên từ trái sang phải - Hàm số f x nghịch biến K đồ thị hàm số đường xuống từ trái sang phải, biểu diễn bảng biến thiên dấu mũi tên hướng xuống từ trái sang phải Xét dấu tam thức bậc hai g x ax bx c TOANMATH.com Trang a 0 g x 0, x g x 0, x g x 0, x g x 0, x a0 ; 0 a0 ; 0 a0 ; 0 a0 0 SƠ ĐỒ HỆ THỐNG HĨA TÍNH ĐƠN ĐIỆU CỦA HÀM SỐ Cho hàm số f xác định khoảng (đoạn nửa khoảng) K Hàm số nghịch biến Hàm số đồng biến Định lí thuận Định lí thuận - Nếu f x 0, x K hàm số nghịch biến - Nếu f x 0, x K hàm số đồng biến khoảng K khoảng K Định lí đảo Định lí đảo - Nếu hàm số f nghịch biến khoảng K - Nếu hàm số f đồng biến khoảng K f x 0, x K f x 0, x K Định lí thuận “mở rộng” f x 0, x K dấu hữu hạn điểm K hàm số đồng biến K Đồ thị - Đồ thị hàm số đường xuống từ trái sang phải Định nghĩa Định lí thuận “mở rộng” f x 0, x K dấu hữu hạn điểm K hàm số nghịch biến K Đồ thị - Đồ thị hàm số đường lên từ trái sang phải Định nghĩa Hàm số f gọi nghịch biến K Hàm số f gọi đồng biến K TOANMATH.com Trang x1 x2 f x1 f x2 x1 x2 f x1 f x2 II CÁC DẠNG BÀI TẬP Dạng 1: Xét tính đơn điệu hàm số khơng chứa tham số Bài tốn Tìm khoảng đơn điệu hàm số cho công thức y f x Phương pháp giải Thực bước sau: Ví dụ: Hàm số y Bước Tìm tập xác định D Bước Tính đạo hàm y f x x3 3x x đồng biến khoảng đây? Bước Tìm giá trị x mà f x giá trị làm cho f x không xác định A 5; B ;1 C 2;3 D 1;5 Hướng dẫn giải Bước Lập bảng biến thiên xét dấu trực tiếp Tập xác định D đạo hàm Bước Kết luận tính đơn điệu hàm số Ta có y x x y f x (chọn đáp án) x Ta có y x x x x y y 13 19 Dựa vào bảng biến thiên ta thấy hàm số đồng biến khoảng 1;5 Chọn D Ví dụ mẫu Ví dụ Cho hàm số y x x x 15 Khẳng định khẳng định sai? A Hàm số nghịch biến khoảng 3;1 B Hàm số đồng biến 9; 5 C Hàm số đồng biến D Hàm số đồng biến 5; Hướng dẫn giải Tập xác định D Ta có y x x x Cho y x 3 TOANMATH.com Trang x 3 y y 42 10 Từ bảng biến thiên, mệnh đề C sai Chọn C Ví dụ Các khoảng nghịch biến hàm số y x x A 1;0 1; B ;1 1; C 1;0 0;1 D ; 1 0;1 Hướng dẫn giải Tập xác định D Ta có y 4 x3 x x y x 1 Bảng biến thiên hàm số y x x sau x y 1 3 0 3 y 4 Dựa vào bảng biến thiên suy hàm số nghịch biến 1; 1; Chọn A Ví dụ Cho hàm số y x 1 Mệnh đề đúng? x2 A Hàm số đồng biến B Hàm số nghịch biến khoảng xác định C Hàm số đồng biến \ 2 D Hàm số đồng biến khoảng miền xác định Hướng dẫn giải Tập xác định D \ 2 Ta có y x 2 0, x D nên hàm số y x 1 đồng biến khoảng miền xác định x2 Chọn D TOANMATH.com Trang Ví dụ Hàm số nghịch biến ? B y A y x3 x x2 x 1 C y x x D y x3 x Hướng dẫn giải Tập xác định D Ta có y x3 x y 3 x 0, x Vậy hàm số y x3 x nghịch biến Chọn A Ví dụ Cho hàm y x x Mệnh đề đúng? A Hàm số đồng biến khoảng 5; B Hàm số đồng biến khoảng 3; C Hàm số đồng biến khoảng ;1 D Hàm số nghịch biến khoảng ;3 Hướng dẫn giải Tập xác định D ;1 5; Ta có y x 3 x 6x 0, x 5; Vậy hàm số đồng biến khoảng 5; Chọn A Ví dụ Hàm số y x đồng biến khoảng đây? x A 0; B 2; C 2; D 2; Hướng dẫn giải Tập xác định D \ 0 Ta có y x2 x2 y x 2 x2 x2 Bảng biến thiên x y 2 0 4 y Từ bảng biến thiên suy hàm số đồng biến ; 2 2; TOANMATH.com Trang Chọn D Ví dụ Cho hàm số f x 1 x 2019 Khẳng định sau đúng? A Hàm số đồng biến B Hàm số đồng biến ; C Hàm số nghịch biến ; D Hàm số nghịch biến Hướng dẫn giải Tập xác định D Đạo hàm f x 2019 1 x Vì 2019 1 x 2018 2018 2018 1 x 2019 1 x 2 x , x nên dấu đạo hàm dấu với x x Ta có f x x 1 Ta có bảng biến thiên x f x 1 f x 0 Vậy hàm số đồng biến ;0 Chọn B Chú ý: Dấu hiệu mở rộng kết luận khoảng đồng biến ;0 Ví dụ Cho hàm số f x x3 x x cos x Với hai số thực a, b cho a b Khẳng định sau đúng? A f a f b B f a f b C f a f b D f a f b Hướng dẫn giải Tập xác định D Ta có f x 3x x sin x 3x x 1 sin x 0, x Suy f x đồng biến Do a b f a f b TOANMATH.com Trang Chọn C Ví dụ Hàm số y x x đồng biến khoảng đây? B 1;3 A ; 1 C 1; D 3; Hướng dẫn giải Tập xác định D Ta có y x x x x 3 y x x x 3 x x 3 y x x ; y không xác định x 1; x Ta có bảng biến thiên x 1 y y 0 Hàm số đồng biến khoảng 1;1 3; Chọn D Chú ý: - Vì f x - Đạo hàm y f x nên xét tính đơn điệu hàm số y f x f x f x f x để suy kết Bài tốn Xét tính đơn điệu hàm số y f x cho hàm số y f x Phương pháp giải Thực theo ba bước sau: Bước Tìm giá trị x mà f x giá trị làm cho f x khơng xác định Ví dụ: Cho hàm số y f x có đạo hàm f x x x 1 Hàm số cho đồng biến khoảng Bước Lập bảng biến thiên xét dấu trực tiếp A 1; B ;0 ; 1; đạo hàm C 0;1 D ;1 Bước Kết luận tính đơn điệu hàm số Hướng dẫn giải y f x (chọn đáp án) x Ta có f x x x 1 x Ta có bảng xét dấu x f x TOANMATH.com Trang Vậy hàm số đồng biến khoảng 1; Chọn A Ví dụ mẫu Ví dụ Cho hàm số f x có đạo hàm f x x 1 x 1 x Hàm số y f x đồng biến khoảng nào, khoảng đây? A 1;1 B 1; C ; 1 D 2; Hướng dẫn giải x Ta có f x x 1 Bảng xét dấu x 1 f x Hàm số f x đồng biến khoảng 1; Chọn B Ví dụ Cho hàm số y f x xác định khoảng 0;3 có tính chất f x 0, x 0;3 f x , x 1; Tìm khẳng định khẳng định sau A Hàm số f x đồng biến khoảng 0; B Hàm số f x không đổi khoảng 1; C Hàm số f x đồng biến khoảng 1;3 D Hàm số f x đồng biến khoảng 0;3 Hướng dẫn giải Vì f x , x 1; nên f x hàm khoảng 1; Trên khoảng 0; , 1;3 , 0;3 hàm số y f x thỏa f x f x , x 1; nên f x không đồng biến khoảng Chọn B Bài tốn Xét tính đơn điệu hàm số y f x cho bảng biến thiên đồ thị Phương pháp giải Khi cho bảng biến thiên: - Trên khoảng a; b f x mang dấu Ví dụ: Cho hàm số y f x có bảng biến thiên sau: (dương) ta kết luận f x đồng biến a; b TOANMATH.com Trang - Trên khoảng c; d f x mang dấu (âm): x ta kết luận f x nghịch biến c; d y y Khi cho đồ thị: đồ thị đường lên từ trái sang phải a; b 0 - Hàm số f x đồng biến a; b hàm số có 2 1 Hàm số y f x đồng biến khoảng - Hàm số f x nghịch biến a; b hàm số đây? có đồ thị đường xuống từ trái sang phải A ; B 0; a; b D 2; C 2; - Trong trường hợp: Hàm số f x hàm a; b (không đổi) Hướng dẫn giải hàm số có đồ thị Dựa vào bảng biến thiên, ta có y 0, x 0; đường song song trùng với trục Ox a; b hàm số đồng biến 0; Chọn B Ví dụ mẫu Ví dụ Cho hàm số y f x có bảng biến thiên sau x y y f 2 Hỏi bảng biến thiên bảng biến thiên hàm số hàm số đây? A y x3 x 12 x B y x3 x 12 x C y x x x D y x x Hướng dẫn giải Xét hàm số y x3 x 12 x y 3 x 12 x 12 3 x 0, x , thỏa mãn Xét hàm số y x3 x 12 x y 3x 12 x 12 x , x , không thoả mãn Xét hàm số y x3 x x TOANMATH.com Trang 10 x y 3 x x 4, y không thoả mãn x Xét hàm số y x x y 2 x 4, y x nghiệm Hàm số đồng biến ; , nghịch biến 2; không thoả mãn Chọn A Ví dụ Cho hàm số y f x có đồ thị hình vẽ Hàm số cho đồng biến khoảng nào? A 2; B 0; C 1;1 D 1; Hướng dẫn giải - Xét đáp án A, khoảng 1;1 2; đồ thị hướng xuống hay hàm nghịch biến khoảng - Xét đáp án B, khoảng 0;1 0; đồ thị có đoạn hướng xuống hay hàm số nghịch biến - Xét đáp án C, khoảng 1;1 đồ thị có hướng xuống hay hàm số nghịch biến khoảng - Xét đáp án D, khoảng 1; đồ thị có hướng lên hay hàm số đồng biến khoảng nên chọn Chọn D Ví dụ Cho hàm số y ax b có đồ thị hình vẽ cx d Khẳng định A Hàm số đồng biến \ 1 B Hàm số đồng biến khoảng ; TOANMATH.com Trang 11 C Hàm số nghịch biến khoảng 1; D Hàm số đồng biến khoảng 1; Hướng dẫn giải Nhìn vào đồ thị cho, ta có khoảng 1; đồ thị hàm số lên (theo chiều từ trái qua phải) nên hàm số đồng biến khoảng 1; Chọn D Chú ý: Kết luận hàm số đồng biến, nghịch biến khoảng không viết dạng \ 1 Bài tập tự luyện dạng Câu 1: Cho hàm số y f x có đạo hàm a; b Phát biểu đúng? A Hàm số y f x đồng biến a; b f x , x a; b B Hàm số y f x đồng biến a; b f x , x a; b C Hàm số y f x đồng biến a; b f x , x a; b D Hàm số y f x đồng biến a; b f x , x a; b , f x hữu hạn giá trị x a; b Câu 2: Cho hàm số y f x có đạo hàm khoảng a; b Trong mệnh đề sau, mệnh đề sai? A Nếu f x với x thuộc a; b hàm số f x nghịch biến a; b B Nếu hàm số f x đồng biến a; b f x với x thuộc a; b C Nếu hàm số f x đồng biến a; b f x với x thuộc a; b D Nếu f x với x thuộc a; b hàm số f x đồng biến a; b Câu 3: Cho hàm số f x đồng biến tập số thực , mệnh đề sau đúng? A Với x1 x2 f x1 f x2 B Với x1 , x2 f x1 f x2 C Với x1 , x2 f x1 f x2 D Với x1 x2 f x1 f x2 Câu 4: Phát biểu sau đúng? A Nếu f x , x a; b hàm số y f x đồng biến a; b B Nếu f x , x a; b hàm số y f x đồng biến a; b C Hàm số y f x đồng biến a; b f x , x a; b D Hàm số y f x đồng biến a; b f x , x a; b Câu 5: Cho hàm số y x3 x x Khẳng định sau đúng? A Hàm số nghịch biến khoảng 1; TOANMATH.com 1 B Hàm số đồng biến khoảng ;1 3 Trang 12 1 C Hàm số nghịch biến khoảng ;1 3 1 D Hàm số nghịch biến khoảng ; 3 Câu 6: Cho hàm số y x3 x x Mệnh đề sau đúng? A Hàm số đồng biến ;1 nghịch biến 1; B Hàm số nghịch biến C Hàm số đồng biến D Hàm số đồng biến 1; nghịch biến ;1 Câu 7: Hàm số y x x đồng biến khoảng đây? A 1; B ; 1 C ;0 D 0; Câu 8: Hàm số sau đồng biến khoảng ; ? A y x B y x3 x Câu 9: Cho hàm số y C y x D y x3 x x2 Mệnh đề sau đúng? x3 A Hàm số nghịch biến khoảng ; B Hàm số nghịch biến khoảng xác định C Hàm số đồng biến khoảng xác định D Hàm số đồng biến khoảng ; Câu 10: Hàm số y x x nghịch biến khoảng đây? A ;1 B 1; C 1; D 0;1 Câu 11: Hàm số sau đồng biến ? A y x3 x x B y x C y x3 x x D y x 1 2x 1 Câu 12: Cho hàm số y x x Hàm số đồng biến khoảng nào? 3 A 0; 2 Câu 13: Hàm số y A ; 1 Câu 14: Hàm sổ y B 0;3 3 C ;3 2 x đồng biến khoảng sau đây? x 1 B 1;1 C ; D 0; x2 x nghịch biến khoảng x2 A ; 5 1; B 5; 2 C ; 2 2; D 2;1 TOANMATH.com 3 D ; 2 Trang 13 Câu 15: Cho hàm số y f x xác định tập có f x x x Khẳng định sau đúng? A Hàm số cho nghịch biến khoảng 1; B Hàm số cho nghịch biến khoảng 3; C Hàm số cho đồng biến khoảng ;3 D Hàm số cho đồng biến khoảng 1; Câu 16: Cho hàm số y f x có đạo hàm f x x , x Mệnh đề đúng? A f 1 f 1 B f 1 f 1 C f 1 f 1 D f 1 f 1 Câu 17: Cho hàm số y f x có đạo hàm f x x 1 x x 3 Mệnh đề đúng? A Hàm số nghịch biến khoảng 3; 1 2; B Hàm số nghịch biến khoảng 3; C Hàm số đồng biến khoảng ; 3 2; D Hàm số đồng biến khoảng 3; Câu 18: Cho hàm số y f x liên tục có đạo hàm f x x x 1 2018 x 2 2019 Khẳng định sau đúng? A Hàm số đồng biến khoảng ; 3 B Hàm số đồng biến khoảng 1; 2; C Hàm số nghịch biến khoảng 1; D Hàm số nghịch biến khoảng 2; Câu 19: Cho hàm số y f x xác định \ 2 có bảng biến thiên hình vẽ x f x f x – – Hãy chọn mệnh đề mệnh đề sau A f x nghịch biến khoảng ; 2; B f x đồng biến khoảng ; 2; C f x nghịch biến D f x đồng biến Câu 20: Cho hàm số có bảng biến thiên Mệnh đề đúng? TOANMATH.com Trang 14 x y 1 0 11 y 1 A Hàm số đồng biến ; 1 1; nghịch biến 1; 0;1 B Hàm số đồng biến ; 1 11; nghịch biến 1;11 C Hàm số đồng biến ; 1 1; nghịch biến 1;1 D Hàm số đồng biến ; 1 1; nghịch biến 1;0 0;1 Câu 21: Cho hàm số y f x có đồ thị hình vẽ Hàm số cho nghịch biến khoảng sau đây? A 1;1 B 1;0 C ;0 D 0;1 Câu 22: Cho hàm số y f x có đồ thị hình vẽ Hàm số cho đồng biến khoảng đây? A 0;1 B ; 1 C 1;1 D 1; Câu 23: Hàm số y x x nghịch biến khoảng đây? A ; TOANMATH.com B ;0 ; 2; C 2; D 0; Trang 15 Câu 24: Hàm số y x3 x đồng biến khoảng đây? A ; 2 B ; 2 ; 1;1 D 2; 1 1; C 1; Dạng 2: Các tốn chứa tham số Bài tốn Tìm tham số để hàm số đơn điệu khoảng xác định Bài tốn 1.1 Tìm tham số để hàm số y ax bx cx d đơn điệu Phương pháp giải Thực theo bước sau Ví dụ: Tìm giá trị m để hàm số Bước Tính y 3ax 2bx c (1) y x3 m x m 2m 1 x m Bước Xét hai trường hợp đồng biến Trường hợp 1: a , thay trực tiếp vào (1) để xét Hướng dẫn giải Trường hợp 2: a , tính b 3ac Tập xác định D a Hàm số nghịch biến b 3ac Ta có y x m x m 2m a Hàm số đồng biến b 3ac Bước Kết luận (chọn đáp án) Hàm số đồng biến 3 a0 2 4 m m 2m 1 m 10m 13 52 m 5 Vậy với m 5 3;5 hàm số đồng biến Ví dụ mẫu Ví dụ Có giá trị nguyên tham số m thuộc đoạn 20; 2 để hàm số y x3 x 3mx đồng biến ? A 20 B C D 23 Hướng dẫn giải Tập xác định D Ta có y x x 3m Hàm số đồng biến 3x x 3m với x 9m m 30 Do m số nguyên thuộc đoạn 20; 2 nên có m 1; m Chọn B TOANMATH.com Trang 16 Ví dụ Có giá trị ngun m để hàm số y m 1 x3 m 1 x x nghịch biến khoảng ; A C B D Hướng dẫn giải Tập xác định D Ta có y m 1 x m 1 x Hàm số cho nghịch biến khoảng ; y với x Với m ta có y 1 với x nên hàm số nghịch biến khoảng ; Vậy m giá trị cần tìm Với m 1 ta có y 4 x x m 1 không thỏa mãn m2 • Với m 1 ta có y với x m m 1 m m m 1 Từ trường hợp ta m Do m m 0;1 Vậy có hai giá trị nguyên m thỏa mãn Chọn D Dạng 1.2: Tìm tham số để hàm số để hàm số y ax b đơn điệu khoảng xác định cx d Phương pháp giải Thực theo bước sau Ví dụ: Tìm tập hợp tất giá trị nguyên dương d Bước Tập xác định D \ c m để hàm số y Bước Tính y ad bc cx d xm nghịch biến x2 khoảng xác định Hướng dẫn giải Hàm số đồng biến khoảng xác định Tập xác định D \ 2 ad bc Hàm số nghịch biến khoảng xác định ad bc Ta có y 2m x 2 Để hàm số nghịch biến khoảng xác định m m 2 Bước Kết luận TOANMATH.com Trang 17 Mặt khác m số nguyên dương nên không tồn giá trị m thỏa mãn u cầu đề Vậy khơng có giá trị m thỏa mãn yêu cầu đề Ví dụ mẫu Ví dụ Các giá trị tham số m để hàm số y A m 1 mx đồng biến khoảng xác định x 1 B m 1 C m D m Hướng dẫn giải Tập xác định D \ 1 Ta có y mx m 1 y x 1 x 1 Xét m , hàm số trở thành y (hàm hằng) Xét m , hàm số đồng biến khoảng xác định y 0, x 1 m m Chọn C Lưu ý: Với m y 0, x \ 1 Ví dụ Tập hợp tất giá trị tham số m để hàm số y mx nghịch biến khoảng xác xm định A ; 1 B 1;1 C 1; D ;1 Hướng dẫn giải Tập xác định D \ m Ta có y m2 x m Hàm số nghịch biến khoảng xác định y m2 x m 0 m 1 m Chọn B Bài toán 1.3: Hàm số y f x đơn điệu khoảng xác định Phương pháp giải Sử dụng kiến thức Điều kiện cần để y x a Ví dụ: Tìm giá trị m m để hàm số m 1 g x m không đổi dấu x qua a g a TOANMATH.com y x3 x3 2mx m m không đổi dấu qua x Trang 18 Cho hàm số y f x liên tục K Hướng dẫn giải Tập xác định D f x A Đặt g x x3 2mx m m K Khi bất phương trình f x m nghiệm Để hàm số không đổi dấu qua x với x K m A Cho hàm số y f x liên tục K m 2 g m2 m m max f x B Với m 2 y x x , x Khi bất phương trình f x m nghiệm m 2 giá trị cần tìm K Với m y x x với x K m B Khi hàm số đổi dấu x qua Vậy m 2 giá trị cần tìm Ví dụ mẫu Ví dụ Có giá trị tham số m để hàm số y x9 3m m x m3 3m 2m x 2019 đồng biến A B C D Hướng dẫn giải Tập xác định D Ta có y x8 3m m x m3 3m 2m x3 y x3 9 x5 3m m x m3 3m 2m x3 g x với g x x5 3m m x m3 3m 2m m Nếu g m m y đổi dấu qua điểm x hàm số có khoảng đồng biến nghịch biến Do để hàm số đồng biến điều kiện cần g m m m 3m m m Thử lại: + Với m có y x8 , x nên hàm số đồng biến + Với m có y x x 10 , x nên hàm số đồng biến TOANMATH.com Trang 19 + Với m có y x x 50 , x nên hàm số đồng biến m Vậy với m hàm số cho đồng biến m Chọn A Lưu ý: Nếu g y ln đổi dấu x qua 0, g x vơ nghiệm thi ln có khoảng đồng biến khoảng nghịch biến Ví dụ Gọi S tập hợp tất giá trị thực tham số m để hàm số f x m x5 mx3 m m 20 x 2019 nghịch biến Tổng giá trị tất phần tử thuộc S A 4 C 1 B D Hướng dẫn giải Tập xác định D Ta có f x 5m x 3mx m m 20 x x 5m x 3mx m m 20 x.g x Để hàm số nghịch biến f x , x (*) Nếu x nghiệm g x f x đổi dấu x qua x , lúc điều kiện (*) khơng thỏa mãn Do điều kiện cần để hàm số đồng biến x nghiệm m 4 g x m m 20 m Thử lại: + Với m 4 f x 80 x 12 x x 12 80 x , m 4 khơng thỏa mãn + Với m f x 125 x 15 x x 125 x 15 , x m thỏa mãn Vậy S 5 nên tổng phần tử S Chọn D Lưu ý: f x đổi dấu qua nghiệm phương trình 12 80 x Ví dụ Có giá trị ngun tham số m 2018; 2018 để hàm số y x mx đồng biến ; A 2018 TOANMATH.com B 2019 C 2020 D 2017 Trang 20 Hướng dẫn giải Tập xác định D x Ta có y x2 m Theo yêu cầu toán y m x x 1 x x 1 m , x , x Xét hàm số g x x x2 ; g x x x x 1 0 Bảng biến thiên x g x g x 1 Vậy m 1 mà m 2018; 2018 nên có 2018 giá trị ngun Chọn A Ví dụ Tìm tất giá trị m để hàm số y sin x cos x mx đồng biến A m B m C m D m Hướng dẫn giải Tập xác định D Ta có y cos x sin x m Hàm đồng biến y 0, x cos x sin x m 0, x sin x cos x m, x Xét hàm f x sin x cos x Ta có sin x cos x sin x f x 2, x max f x 4 Do f x m, x max f x m m Chọn C Dạng 2: Xét tính đơn điệu hàm số khoảng ; cho trước Bài toán 2.1 Hàm số y ax bx cx d đơn điệu khoảng cho trước TOANMATH.com Trang 21 Phương pháp giải Sử dụng kiến thức Ví Giả sử phương trình y ax bx c a có hai y x x mx nghịch biến đoạn 2;3 dụ: Tìm giá trị để m hàm số Hướng dẫn giải nghiệm x1 , x2 Khi Tập xác định D x1 x2 af Ta có y x x m x x 2 x1 x2 x1 x2 y x x m (1) Để hàm số nghịch biến đoạn 2;3 phương x x 2 x1 x2 x1 x2 trình (1) có hai nghiệm x1 , x2 thỏa mãn x1 x2 Điều xảy af x1 x2 af 1 3m 3 f 3 16 m m 33 3 f 3 3 33 m Vậy với m 33 hàm số cho nghịch biến đoạn 2;3 Ví dụ mẫu Vi dụ Các giá trị thực tham số m cho hàm số y x 2m 1 x 6m m 1 x đồng biến khoảng 2; A m B m C m D m Hướng dẫn giải Tập xác định D Ta có y x 2m 1 x 6m m 1 Để hàm số cho đồng biến khoảng 2; ta xét hai trường hợp - Trường hợp 1: Hàm số đồng biến y 0, x 2m 1 4m m 1 (vơ lí) - Trường hợp 2: Phương trình y có hai nghiệm phân biệt thỏa mãn x1 x2 x1 x2 x1 x2 x1 x2 x1 x2 TOANMATH.com Trang 22 m 1 2m m m ;1 m m 1 2m 1 m ;1 2; Chọn B Lưu ý: - Hàm số đồng biến đồng biến khoảng 2; - Bảng biến thiên hàm số f x y phương trình y có hai nghiệm x1 , x2 x y x1 x2 0 y Ví dụ Các giá trị thực tham số m để hàm số y x3 m 1 x m 3 x 10 đồng biến khoảng 0;3 A m 12 B m 12 C m D m 12 Hướng dẫn giải Tập xác định D Ta có y x m 1 x m g x Do y hàm số bậc ba với hệ số a nên hàm số đồng biến 0;3 y có hai nghiệm x1 , x2 1.g thỏa mãn x1 x2 1.g 3 12 m3 m m 12 Chọn A Bài tốn 2.2: Tìm tham số m đề hàm số y f x; m ax3 bx cx d đơn điệu đoạn có độ dài k Phương pháp giải Thực theo bước sau Bước Tính y f x; m 3ax 2bx c Ví dụ: Tìm giá trị Bước Hàm số đơn điệu x1 ; x2 y có y x3 x 2mx đồng biến đoạn có độ 0 hai nghiệm phân biệt a0 TOANMATH.com m để hàm số dài Hướng dẫn giải Trang 23 Tập xác định D b x1 x2 a Theo định lý Vi-ét c x1 x2 a Ta có y 3 x x 2m Vì a 3 nên hàm số cho đồng biến Bước Hàm số đơn điệu khoảng có độ dài đoạn phương trình y có hai k x1 x2 k x1 x2 x1 x2 k nghiệm phân biệt Bước Giải điều kiện để suy giá trị m cần 6m m tìm x1 x2 Theo định lý Vi-ét, ta có 2m x1 x2 Để hàm số cho đồng biến đoạn có độ dài x1 x2 x1 x2 x1 x2 16 8m 4m Từ (1) (2) suy m giá trị cần tìm Ví dụ mẫu Ví dụ Các giá trị thực tham số m để f x x3 x m 1 x 2m khoảng có độ dài lớn A m B m C m D m Hướng dẫn giải Tập xác định D Ta có f x 3 x x m Hàm số đồng biến khoảng có độ dài lớn f x có hai nghiệm phân biệt x1 , x2 thỏa mãn x2 x1 Để f x có hai nghiệm phân biệt x1 , x2 3m m 2 x1 x2 Theo định lý Vi-ét, ta có 1 m x1 x2 Với x2 x1 x1 x2 x1 x2 4m m TOANMATH.com Trang 24 Kết hợp, ta m Chọn D Ví dụ Các giá trị thực tham số m để hàm số y x3 m 1 x m x nghịch biến khoảng có độ dài lớn B m 0; A m D m 0; m C m Hướng dẫn giải Tập xác định D Ta có y x m 1 x m x 1 y x m Hàm số nghịch biến khoảng có độ dài lớn y có haỉ nghiệm phân biệt x1 ; x2 cho x1 x2 (1) 1 m m m m m m Chọn D ax b đơn điệu khoảng ; cho trước cx d Bài toán 2.3: Hàm số y Phương pháp giải Thực theo bước sau Ví dụ: Tìm giá trị m nguyên để hàm số Bước Hàm số xác định d c d ; ; d c c Bước Tính y ad bc cx d Hàm số đồng biến khoảng xác định ad bc y 3x m nghịch biến khoảng 3; xm Hướng dẫn giải Tập xác định D \ m Hàm số cho xác định khoảng 3; m (*) Ta có y 4m x m Hàm số nghịch biến khoảng xác định Hàm số nghịch biến khoảng 3; ad bc 4m m (* *) Bước Kết luận Từ (*) (* *) suy m 0;3 Mà m nguyên nên m 1; 2 Vậy m 1; 2;3 giá trị cần tìm TOANMATH.com Trang 25 Ví dụ mẫu Ví dụ Có tất giá trị nguyên m để hàm số y x3 nghịch biến khoảng x 4m 2; ? A B D C vô số Hướng dẫn giải Tập xác định D \ 4m Để hàm số xác định 2; 4m m Ta có y 4m x 4m Hàm số nghịch biến khoảng 2; y 0, x 2; 4m x 4m 0, x 2; 4m m Vậy có số nguyên m thỏa mãn Chọn A Ví dụ Có giá trị ngun tham số m để hàm số y A B Vô số x2 khoảng ; 10 ? x 5m C D Hướng dẫn giải Tập xác định D \ 5m Ta có y 5m x 5m y 0, x ; 10 Hàm số đồng biến khoảng ; 10 5m ; 10 5m m m2 5m 10 m Do m nên m 1; 2 Chọn A Ví dụ Có giá trị nguyên tham số m để hàm số y mx nghịch biến khoảng mx 3;1 ? TOANMATH.com Trang 26 A C B D Hướng dẫn giải Tập xác định D \ m Ta có y m2 m x m2 Hàm số nghịch biến khoảng 3;1 m 3;1 2 m m 3 m m Do m , nên m Vậy có giá trị nguyên tham số m thỏa mãn yêu cầu tốn Chọn C Bài tốn 2.4: Tìm tham số để hàm số y f x đơn điệu khoảng (đoạn) D Phương pháp giải Thực theo bước sau Ví dụ: Tìm giá trị nguyên âm tham số m Bước Tính y f x để hàm số y x 2mx x nghịch biến đoạn Bước Chuyển tốn tìm tham số bất 1; 2 phương trình nghiệm với x D Hướng dẫn giải Hàm số đồng biến D f x 0, x D , Tập xác định D dấu hữu hạn điểm Ta có y x3 4mx Hàm số nghịch biến D f x 0, x D , Hàm số cho nghịch biến đoạn 1; 2 dấu hữu hạn điểm y 0, x 1; 2 Bước Kết luận (chọn đáp án) x3 4mx , x 1; 2 m x3 , x 1; 2 4x 33 m x 1;2 4x Mà m nguyên âm nên m 1; 2; 3; 4 Vậy giá trị m cần tìm m 1; 2; 3; 4 Ví dụ mẫu TOANMATH.com Trang 27 Ví dụ Có giá trị ngun khơng âm tham số m cho hàm số y x 2m 3 x m nghịch biến đoạn 1; 2 ? A B Vô số C D Hướng dẫn giải Tập xác định D Ta có y 4 x 2m 3 x x 4 x 4m Hàm số nghịch biến đoạn 1; 2 y 0, x 1; 2 4 x 4m ; x 1; 2 m x , x 1; 2 3 m x 1;2 2 Kết hợp với m nguyên không âm suy m 0;1; 2 Vậy có ba giá trị ngun khơng âm m thỏa mãn u cầu tốn Chọn C Ví dụ Có giá trị nguyên âm tham số m để hàm số y đồng biến x mx 2x khoảng 0; ? A B C D Hướng dẫn giải Hàm số xác định khoảng 0; Hàm số y x mx đồng biến 0; y 0, x 0; 2x x3 m 3 0, x 0; x3 m, x 0; (1) 2x 2x Xét hàm số f x x 0; x2 3 x 1 ; f x x f x 3x x x3 Bảng biến thiên x f x f x – TOANMATH.com 5 Trang 28 1 m 5 m 2 Mà m số nguyên âm nên m 2; 1 Vậy có hai giá trị m thỏa mãn Chọn A Ví dụ Cho hàm số y 8m3 1 x x3 2m x 12 x 2018 với m tham số Số giá trị 1 1 nguyên m thuộc đoạn 2018; 2018 để hàm số cho đồng biến ; 2 4 A 2016 B 2019 C 2010 D 2015 Hướng dẫn giải Tập xác định D Ta có y 8m3 1 x3 x 2m x 12 1 1 1 1 Hàm số cho đồng biến ; y 0, x ; 2 4 2 4 1 1 8m3 1 x3 x 2m x 12 0, x ; 2 4 3 1 1 2mx 2mx x x (*), x ; 2 4 Xét f t t 2t ; f t 3t 0, t Suy f t hàm đồng biến x2 1 1 1 1 , x ; Từ (*) ta có 2mx x 2, x ; m 2x 2 4 2 4 m 1 1 2;4 x2 m 2x Do m nguyên m 2018; 2018 nên có 2015 giá trị m thỏa mãn Chọn D Ví dụ Các giá trị thực tham số m để hàm số y cos x nghịch biến khoảng cos x m A m 3;1 2; B m 3; C m ; 3 D m ; 3 2; 0; 3 Hướng dẫn giải 1 Đặt t cos x , với x 0; t ;1 3 2 TOANMATH.com Trang 29 Khi y f t 2t 2t m m D \ 2 Vì hàm số t cos x nghịch biến x 0; nên hàm số cho nghịch biến 3 0; Khi 3 1 hàm số đồng biến khoảng ;1 2 Hàm số y f t 2t đồng biến khoảng 2t m 1 ;1 và 2 2m 1 0, t ;1 f t 2m m 3 2 2t m m ; 3 m 1; m 1; m ;1 Chọn C Ví dụ Cho hàm số y x3 mx Gọi S tập hợp số tự nhiên m cho hàm số đồng biến 1; Tổng phần tử S A B C D 10 Hướng dẫn giải Đặt g x x3 mx Ta có lim g x Do hàm số y g x đồng biến 1; x 3 x m 0, x 1; g x 0, x 1; g x 0, x 1; x mx 0, x 1; m x , x 1; m x , x 1; 1; 1 m x x , x 1; m x , x 1; 1; x m3 m m 0;1; 2 m2 Chọn B Lưu ý: Vì y g x g x nên ta chuyển tốn xét tính đơn điệu hàm số y g x - Tính đạo hàm y TOANMATH.com g x g x g x Trang 30 - Hàm số y ax bx cx d đồng biến ; y với x ; g x 0, x ; Trường hợp 1: g g x 0, x ; Trường hợp 2: g Bài tập tự luyện dạng Câu 1: Cho hàm số y x mx 4m x với m tham số Có giá trị nguyên tham số m để hàm số nghịch biến ? A B C D Câu 2: Tập hợp tất số thực m để hàm số y x x 4mx đồng biến 25 A ; 12 25 B ; 12 25 C ; 12 25 D ; 12 Câu 3: Có giá trị nguyên tham số m để hàm số y x3 m 1 x 4m x nghịch biến ? A B C Vô số D Câu 4: Số giá trị m nguyên m 2018; 2018 để hàm số y m 1 x3 m 1 x2 3x đồng biến A 4035 B 4037 Câu 5: Các giá trị tham số m để hàm số y A m B m C 4036 D 4034 x2 khoảng xác định xm C m D m Câu 6: Có giá trị nguyên tham số m để hàm số y x m2 đồng biến khoảng x4 xác định? A B C Câu 7: Có giá trị nguyên tham số m để hàm số y D 9x m đồng biến khoảng mx xác định? A B Vô số C D Câu 8: Cho hàm số y f x có đạo hàm f x m x m x x m 1 x Gọi S tập hợp 2 tất giá trị tham số m để hàm số đồng biến Số phần tử tập S A B C D Câu 9: Gọi S tập hợp giá trị tham số m để hàm số 1 f x m x5 mx3 10 x m m 20 x đồng biến Tổng giá trị tất phần tử thuộc S TOANMATH.com Trang 31 A B 2 C D Câu 10: Có giá trị nguyên tham số m để hàm số y m 1 sin x 3cos x x nghịch biến ? A Vô số B 10 C D Câu 11: Có giá trị nguyên tham số m khoảng 2018; 2018 để hàm số y 2m 1 x 3m cos x nghịch biến ? A B C 4014 Câu 12: Giá trị nguyên lớn tham số m để hàm số y D 218 x 2019 mx 2018 đồng biến 2019 2017 x 2017 khoảng xác định A 2018 B C D 1 Câu 13: Các giá trị thực tham số m để hàm số y x m 1 x 2m 3 x đồng biến 3 1; A m B m C m D m Câu 14: Tập hợp giá trị m để hàm số y mx x 3x m đồng biến 3;0 1 A ; 3 1 B ; 1 C ; D ;0 Câu 15: Tập hợp tất giác trị thực tham số m để hàm số y x mx x m nghịch biến khoảng 1; 11 A ; 4 B ; 1 C 1; 11 D ; 4 Câu 16: Cho hàm số y x3 m 3m 3 x m 1 x m Gọi S tập hợp giá trị thực tham số m cho hàm số đồng biến 1; S tập hợp tập hợp đây? A ;0 B ; C 1; D 3; 1 Câu 17: Gọi S tập hợp giá trị thực tham số m để hàm số y x x 2mx 3m nghịch biến đoạn có độ dài Tổng tất phần tử S A B 13 C 17 D Câu 18: Có giá trị nguyên tham số m để hàm số y mx nghịch biến khoảng xm 1; A B C Câu 19: Gọi S tập hợp số nguyên m để hàm số y D x 2m đồng biến khoảng ; 14 x 3m Tổng T phần tử S TOANMATH.com Trang 32 A T 6 B T 5 C T 9 D T 10 Câu 20: Gọi S tổng giá trị nguyên dương tham số m cho hàm số y x m2 đồng biến xm4 khoảng 2021; Giá trị S A 2935144 B 2035145 C 2035146 D 2035143 Câu 21: Có giá tri nguyên tham số m để hàm số y mx 10 nghịch biến khoảng 2x m 0; ? A B C D Câu 22: Các giá trị tham số m để hàm số y x m 1 x m đồng biến khoảng 1;5 A m B m Câu 23: Các giá trị tham số m để hàm số y C m D m tan x đồng biến tan x m 0; 4 A m B m m C m D m Câu 24: Có giá trị nguyên tham số m 10;10 để hàm số y 2sin x đồng biến 2sin x m khoảng ; ? 2 A B C 10 D 18 Câu 25: Có giá trị nguyên tham số m để hàm số y m 3 sin x tan x nghịch biến ; ? 2 A B C Câu 26: Có giá trị nguyên tham số m để hàm số y D m sin x nghịch biến khoảng cos x 0; ? 6 A B C D Vô số Câu 27: Cho hàm số y x3 x m Gọi S tập hợp tất số nguyên m 2019; 2020 cho hàm số đồng biến 3; Số phần tử S A 2021 B 2022 C 2023 D 4040 Dạng 3: Hàm ẩn liên quan đến đồng biến nghịch biến hàm số Bài toán Tìm khoảng đồng biến, nghịch biến hàm số y f x , y f u x , y f u x h x … biết bảng biến thiên hàm số m Phương pháp giải TOANMATH.com Trang 33 Bước 1: Tìm đạo hàm hàm số y f u x , Ví dụ: Cho hàm số m xác định liên tục , có đạo hàm f x thỏa mãn y f u x h x … y u x f u x , y u x f u x h x Bước 2: Từ bảng biến thiên xác định nghiệm phương trình f x , nghiệm bất phương trình f x nghiệm bất phương trình f x f x hàm y f x , số y f u x , A 3;1 B 2;0 C 1;3 D 1; Hướng dẫn giải y f 1 x y f 1 x Hàm y f u x h x … đây? y 0, y 1 Hàm số y f 1 x nghịch biến khoảng Bước 3: Đánh giá khoảng thỏa mãn Bước 4: Kết luận khoảng đồng biến, nghịch biến x số y f 1 x nghịch biến f 1 x f 1 x 1 x x x 1 x Vậy hàm số y f 1 x có nghịch biến khoảng ;0 0;1 , nên hàm số nghịch biến 2; Chọn B Ví dụ mẫu Ví dụ Cho hàm số y f x có bảng xét dấu đạo hàm sau 2 x f x 0 Hàm số y f x x đồng biến khoảng đây? A 1; B 3; 2 C 0;1 D 2; Hướng dẫn giải Đặt g x f x x Ta có g x f x x x TOANMATH.com Trang 34 x 1 x 1 x x 2 x x 2 g x x x x x x x Bảng xét dấu g x 3 x 2 1 2x f x2 x g x 0 Dựa vào bảng xét dấu g x suy hàm số g x f x x đồng biến ; 3 , 2; 1 0;1 , nên hàm số đồng biến 0;1 Chọn C Lưu ý: - Thông qua bảng xét dấu f x xác định nghiệm phương trình f x - Hàm số y f x x đồng biến đánh giá y với y x f x x (giải bất phương trình tích) Chú ý: Nếu f x x a f u x u x a - Bảng xét dấu g x bảng xét dấu tích x f x x Ví dụ Cho hàm số y f x có bảng xét dấu đạo hàm f x sau x f x 1 Hàm số y g x f x x3 x x nghịch biến khoảng sau đây? A 2;1 B 2; C 0; D ; 2 Hướng dẫn giải Ta có y g x x x f x Hàm số y g x nghịch biến y g x x x f x (1) Nhận xét: • Xét 2; Với x 1 12 f 1 loại TOANMATH.com Trang 35 • Xét 0; Với x 1 1 f loại 2 • Xét ; 2 Với x 4 1 f loại Xét 2;1 thỏa mãn (1) x2 2x 3 x x2 2x 3 x f x x 1 x 1 x 3 x Chọn A Lưu ý: - Thông qua bảng xét dấu f x xác định nghiệm bất phương trình f x nghiệm bất phương trình f x - Hàm số y g x nghịch biến đánh giá y f 2 x Với dạng tốn cần tìm giá trị x cho x x Dạng 2: Tìm khoảng đồng, biến nghịch biến hàm số y f x , y f u x biết đồ thị hàm số y f x Phương pháp giải Bước 1: Tìm đạo hàm hàm số y f u x , Ví dụ: Cho hàm số y f x có đồ thị hình y u x f u x bên Hàm số y f x đồng biến khoảng Bước 2: Từ đồ thị hàm số y f x xác định hàm số y f x (nghiệm phương trình f x , nghiệm bất phương trình f x nghiệm bất phương trình f x ) Bước 3: Đánh giá khoảng thỏa mãn y 0, y Bước 4: Kết luận khoảng đồng biến, nghịch biến A 1; B 2;3 hàm số y f x , y f u x C 1;0 D 1;1 Hướng dẫn giải Hàm số y f x có y f x Hàm số y f x đồng biến TOANMATH.com Trang 36 y f x Dựa vào đồ thị ta có f x với x 0; 2 Vậy hàm số đồng biến khoảng 0; Chọn A Ví dụ mẫu Ví dụ Cho hàm số y f x ax bx cx d a , b, c , d có đạo hàm có đồ thị hình vẽ Đặt hàm số y g x f x 1 Hàm số y g x nghịch biến khoảng A 1; B 8; 1 C 1; D 0;1 Hướng dẫn giải Cách 1: Hàm số y g x f x 1 có y g x f x 1 Hàm số nghịch biến y f x 1 1 x x Cách 2: Hàm số y f x có dạng y f x ax bx cx d a , b, c , d Ta có f x 3ax 2bx c Theo đồ thị, hai điểm A 1;3 B 1; 1 hai điểm cực trị đồ thị hàm số y f x Ta có f 1 a b c d a f 1 1 a b c d 1 b 3a 2b c c 3 f 1 a b c d f 1 Vậy f x x x y g x f x 1 x 1 x 1 ; y g x x 1 TOANMATH.com Trang 37 x 1 x g x 2 x x Bảng xét dấu x g x Vậy hàm số y g x nghịch biến 0;1 Chọn D Lưu ý: Từ đồ thị hàm số y f x xác định hàm y f x hàm y f x 1 khảo sát tìm khoảng nghịch biến hàm số Chú ý: Nếu hàm số y f x đồng biến a; b hàm số f mx n : an bn ; Đồng biến m m m bn an ; Nghịch biến m m m Ví dụ Cho hàm số y f x ax bx cx d a , b, c , d có đồ thị hình bên Đặt y g x f x x Chọn khẳng định khẳng định sau A g x nghịch biến khoảng 0; B g x đồng biến khoảng 1;0 C g x nghịch biến khoảng ;0 D g x đồng biến khoảng ; 1 Hướng dẫn giải Hàm số y f x ax bx cx d , có đồ thị hình vẽ Nhận xét A 0; M 2; hai điểm cực trị hàm số f 0 d a f 2 8a 4b 2c d b 3 Ta có 3a 2b c c0 f 0 12 a b c d f Tìm hàm số y x3 x Ta có y g x x x x x TOANMATH.com Trang 38 y g x x 1 3 x x x x x g x x x 1 Bảng xét dấu x g x 1 0 1 Vậy y g x nghịch biến khoảng ;0 Chọn C Lưu ý: - Từ đồ thị hàm số y f x xác định hàm y f x hàm y f x x khảo sát tìm khoảng nghịch biến hàm số - Có thể sử dụng y x 1 f x x y 2 x f x x 2 2 x x2 x x x Ví dụ Cho hàm số bậc ba y f x ax3 bx cx d y g x f mx 1 , m có đồ thị hình vẽ Hàm số y g x nghịch biến khoảngcó độ dài Giá trị m A B C D Hướng dẫn giải TOANMATH.com Trang 39 Hàm số y g x f mx 1 nghịch biến khoảng có độ dài nên g x mf mx 1 f mx 1 khoảng có độ dài x mx Ta có f mx 1 mx x 1 m m Bảng xét dấu f mx 1 1 m x f mx 1 m 1 f mx 1 x ; m m 1 1 Yêu cầu toán m m m Chọn C Lưu ý: Từ đồ thị hàm số y f x xác định hàm số y f x y g x f mx 1 kết hợp với phần nhận xét ví dụ cho kết 1 1 ; - Hàm số f x đồng biến 0; Hàm số y f mx 1 nghịch biến có độ m m dài 2 3 m m Bài tốn 3: Tìm khoảng đồng biến, nghịch biến hàm số y f x , y f u x , y f u x h x … biết đồ thị hàm số y f x Phương pháp giải TOANMATH.com Trang 40 Bước 1: Tìm đạo hàm hàm số y f u x , Ví dụ: Cho hàm số y f x Hàm số y f x y f u x h x … có đồ thị hình vẽ y u x f u x , y u x f u x h x Bước 2: Từ đồ thị hàm số y f x xác định nghiệm phương trình f x , nghiệm bất phương trình f x nghiệm bất phương trình f x Bước 3: Đánh giá khoảng thỏa mãn y 0, y Bước 4: Kết luận khoảng đồng biến, nghịch biến hàm số y f x , y f u x h x … y f u x , Hàm số y g x f x nghịch biến khoảng A ; 1 B 1;0 C 0;1 D 1;3 Hướng dẫn giải Ta có g x x f x x f x Để g nghịch biến g x x f x x x 2 1 x x 1 x 1 x x x 1 x Vậy hàm số y f x nghịch biến khoảng ; 2 ; 1; 1; Chọn B Ví dụ mẫu Ví dụ Cho hàm số y f x Đồ thị hàm số y f x hình vẽ Hàm số y g x f x nghịch biến khoảng TOANMATH.com Trang 41 A ; 1 B 2; C 0; D 1;3 Hướng dẫn giải 2 x Từ đồ thị C : y f x ; f x (1) x Mà g x 2 f x (2) 1 x 2 x Từ (1) (2) ta có g x f x 2 x 1 3 x 1 5 Vậy hàm số g x nghịch biến khoảng ; ; 1 2 2 Chọn A Lưu ý: Thông qua đồ thị hàm số y f x 2 x f x 5 x x 2 f x 2 x Hàm số y f x nghịch biến đánh giá y 2 f x Chú ý: Dựa vào giao điểm đồ thị hàm số y f x với trục hoành chọn hàm cụ thể thỏa mãn y f x x x x y 2 f x Lập bảng xét dấu Kết luận Ví dụ Cho hàm số y f x liên tục Hàm số y f x có đồ thị hình vẽ Hàm số g x f x 1 2019 2018 x khoảng đây? 2018 TOANMATH.com Trang 42 A 2;3 B 0;1 C 1;0 D 1; Hướng dẫn giải Ta có g x f x 1 x 1 x Do y f x 1 x 1 x Vậy hàm số đồng biến 1;0 Chọn C Nhận xét: Hàm số g x có g x f x 1 x 1 Từ đồ thị hàm số y f x , ta có f x x f x 1 x Ví dụ Cho hai hàm số f x g x có đồ thị hình vẽ Biết hai hàm số f x 1 g ax b có khoảng nghịch biến m; n , m, n Khi giá trị biểu thức 4a b A B 2 C 4 D Hướng dẫn giải Hàm số y f x nghịch biến khoảng 1;3 TOANMATH.com Trang 43 Hàm số y f x 1 có y f x 1 Với y f x 1 f x 1 x x Vậy hàm số y f x 1 nghịch biến khoảng 1; Hàm số y g ax b có đạo hàm y a.g ax b b x a ax b y a.g ax b 2b ax b x a Nếu a b 2b a a b 2b ; (không thỏa mãn) Hàm số nghịch biến khoảng ; ; a a Nếu a b 2b a a 2b b ; Hàm số nghịch biến khoảng a a 2 b 2 a a 1 a 2 Do hàm số có khoảng nghịch biến 1; nên b b b4 2 a a Vậy 4a b 4 Chọn C Bài tập tự luyện dạng Câu 1: Cho hàm số y f x có đạo hàm liên tục , dấu đạo hàm cho bảng Hàm số y f x nghịch biến khoảng nào? x f x A 1;1 B 2; C 1; D ; 1 Câu 2: Cho hàm số y f x có bảng xét dấu đạo hàm sau x f x 2 1 Hàm số y 2 f x 2019 nghịch biến khoảng khoảng đây? A 4; B 1; C 2; 1 D 2; Câu 3: Cho hàm số y f x có đạo hàm liên tục có bảng biến thiên sau TOANMATH.com Trang 44 x y y 3 Hàm số y f x x nghịch biến khoảng đây? A ;0 B 0;1 C 2; D 1; Câu 4: Cho hàm số y f x có đạo hàm liên tục bảng biến thiên y f x sau x 1 y y 3 3 Hàm số g x f x x đồng biến khoảng nào? B 2019; 2 A 2; 2018 C 1; D 1;1 Câu 5: Cho hàm số y f x có bảng xét dấu đạo hàm sau x 2 f x 1 Đặt y g x f x x3 x Khẳng định đúng? A Hàm số y g x đồng biến khoảng ;1 B Hàm số y g x đồng biến khoảng 1; C Hàm số y g x đồng biến khoảng 0;1 D Hàm số y g x nghịch biến khoảng 2;1 Câu 6: Cho hàm số y f x liên tục có bảng xét dấu đạo hàm sau x 1 f x Có giá trị nguyên tham số m để hàm số g x f x m đồng biến khoảng 0; ? A B C D Câu 7: Cho hàm số y f x có đạo hàm có bảng xét dấu sau x f x 2 TOANMATH.com Trang 45 Có giá trị nguyên m thuộc 0; 2020 để hàm số g x f x x m nghịch biến khoảng 1;0 ? A 2017 B 2018 C 2016 D 2015 Câu 8: Cho hàm số bậc ba y f x có đồ thị hình vẽ Hàm số f x nghịch biến khoảng ; Khi giá trị lớn A B C D Câu 9: Cho hàm số y f x ax bx cx d có đồ thị Đặt g x f x2 x Chọn khẳng định khẳng định sau? A g x nghịch biến khoảng 0; B g x đồng biến khoảng 1; C g x nghịch biến khoảng ;0 D g x đồng biến khoảng ; 1 Câu 10: Cho hàm số y f x có đồ thị hình Hàm số y 2019 f x đồng biến khoảng A 1; B 2;3 C 1;0 D 1;1 Câu 11: Cho hàm số y f x có đồ thị Số giá trị nguyên tham số m để hàm số y f x x m nghịch biến 0;1 A B C D TOANMATH.com Trang 46 Câu 12: Cho hàm số y f x có đạo hàm có đồ thị hàm f x hình vẽ Hàm số g x f x x đồng biến khoảng nào? 1 A ;1 2 B 1; 1 C 1; 2 D ; 1 Câu 13: Cho hàm số y f x Hàm số y f x có đồ thị hình vẽ bên Hàm số y f 1 x nghịch biến khoảng đây? 3; B 3; 1 C 1; A D 0;1 Câu 14: Cho hàm số y f x liên tục Biết hàm số y f x có đồ thị hình vẽ bên Hàm số y f x nghịch biến khoảng khoảng sau đây? A ; 3 B 5; 2 1 3 C ; 2 2 D 2; Câu 15: Cho hàm số y f x có đạo hàm Biết đồ thị hàm số y f x hình vẽ Gọi S tập giá trị nguyên tham TOANMATH.com Trang 47 số m thoả mãn m 2019; 2019 cho hàm số g x f x m đồng biến khoảng 2; Số phần tử tập S A 2017 B 2019 C 2015 D 2021 Câu 16: Cho hàm số y f x có đạo hàm hình bên đồ thị đạo hàm y f x Hàm số g x 2 f x x nghịch biến khoảng A 3; 2 B 2; 1 C 1;0 D 0; Câu 17: Cho hàm số y f x có đồ thị hàm số y f x hình vẽ Hàm số y f 1 x x2 x nghịch biến khoảng 3 A 1; 2 B 2;0 C 3;1 D 1;3 Câu 18: Cho hàm số y f x có đạo hàm thoả f 2 f đồ thị hàm số y f x có dạng hình bên Hàm số y f x nghịch biến khoảng khoảng sau? 3 A 1; 2 B 1;1 C 2; 1 D 1; TOANMATH.com Trang 48 Câu 19: Cho hàm số y f x Đồ thị hàm số y f x hình bên f f 2 Hàm số g x f x nghịch biến khoảng khoảng sau? A 2; B 1; C 2;5 D 5; Câu 20: Cho hàm số y f x có đồ thị hàm số y f x hình vẽ bên Hàm số y f x đồng biến khoảng sau đây? A 2; B 1;3 C 2;1 D 0;1 Câu 21: Cho hàm số y f x có đạo hàm liên tục Đồ thị hàm số y f x hình vẽ Hàm số y f x nghịch biến khoảng nào? A ;8 B ; 4 C ; 3 Câu 22: Cho hàm số y f x , hàm số y f x ax bx cx d D 8;10 a , b, c , d có đồ thị hình vẽ Hàm số g x f f x nghịch biến khoảng đây? A 1; B ; 2 C 1; 3 ; D 3 Câu 23: Cho hàm số y f x có đồ thị f x hình vẽ TOANMATH.com Trang 49 Hỏi hàm số g x f x 1 f x x x đồng biến khoảng cho đây? A ;0 B 0;3 C 1; D 3; Câu 24: Cho hàm số y f x có đồ thị hàm số y f x hình vẽ bên Các giá trị m để hàm số y f x m 1 x đồng biến khoảng 0;3 A m B m C m D m Câu 25: Cho hàm số y f x có đạo hàm liên tục đồ thị hàm số y f x hình vẽ TOANMATH.com Trang 50 Đặt g x f x m x m 1 2019 với m tham số thực Gọi S tập giá trị nguyên dương m để hàm số y g x đồng biến khoảng 5; Tổng phần tử S A B 11 C 14 D 20 Dạng 4: Ứng dụng tính đơn điệu vào giải phương trình, bất phương trình Bài tốn Ứng dụng tính đơn điệu vào giải phương trình Phương pháp giải Cho hàm số y f x liên tục đồng biến (hoặc Ví dụ: Giải phương trình x3 x x 1 x nghịch biến) tập D, ta có Với u, v D mà f u f v u v Hướng dẫn giải Nhận xét: f x f x0 x x0 Do phương Điều kiện x trình f x có nhiều nghiệm Ta có x3 x x 1 x x3 x 3x 3x Xét hàm số f t t t , t Ta có f t 3t , t hàm số f t đồng biến 0; Do f x f 3x x 3x x2 x x 1 x x Vậy phương trình cho có hai nghiệm x x 1 Ví dụ mẫu Ví dụ Biết phương trình 27 x 23 x 26 x có nghiệm thực dương x a c với b d b, c, d số nguyên tố Khẳng định A a d b c B a d b c C a d b c D a d b c Hướng dẫn giải Phương trình 27 x3 23 x 26 x x x 26 x 1 26 x (1) TOANMATH.com Trang 51 Xét hàm số f t t t f t 3t , t Hàm số đồng biến Phương trình (1): f x f 26 x 3x 26 x 27 x 26 x x 1 1 23 nghiệm có dạng cho 1 23 x x 6 a 1, b 2, c 23, d a d b c 1 Chọn B Ví dụ Biết phương trình x3 12 x 10 x 10 x 1 10 x có nghiệm thực dương x a b với a, b, c a, c số nguyên tố c Khẳng định A a c b B a c b C a c b D a c b Hướng dẫn giải Nhận xét: - Vế trái đa thức bậc ba, vế phải chứa bậc hai nên ta biến đổi để xuất 10 x 1 10 x 10 x 1 10 x 10 x Ta có 10 x 10 x Khi phương trình có dạng ax b ax b Điều kiện x 10 x 10 x 1 10 Phương trình cho x 1 x 1 10 x 10 x (1) Xét hàm số f t t 2t f t 3t , t Hàm số đồng biến Phương trình 1 f x 1 f 2 x 10 x x 10 x x 1 10 x 41 x x 2 x x TOANMATH.com Trang 52 a 7, b 41, c a c b Chọn D Ví dụ Biết phương trình a b x 1 , với a, b, c c số , có nghiệm thực x 2x 1 x nguyên tố Khẳng định A 2ac b B ac b C 2ac b D ac b Hướng dẫn giải Điều kiện x 13 x 1 Phương trình cho x x x x x 1 x 1 2x 2x f x 1 f x (1) với f t t t Xét hàm số f t t t , có f t 3t , t Hàm số đồng biến 2 x Do 1 x x x 2x 1 1 x x x x x 1 a 1, b 5, c 2ac b 1 x x Chọn C Bài toán 2: Ứng dụng tính đơn điệy vào giải bất phương trình Phương pháp giải Cho hàm số y f x liên tục đồng biến (hoặc Ví dụ: Cho hàm số y f x có f x , nghịch biến) tập D , ta có x Tìm tất giá trị tham số m để Với u, v D : f u f v u v f m 2m f Với u, v D : f u f v u v • Với u, Hướng dẫn giải Vì f x , x nên hàm số cho đồng biến f m 2m f 3 m 2m m 2m 3 m Vậy m 3;1 giá trị cần tìm thỏa mãn yêu TOANMATH.com Trang 53 cầu đề Ví dụ mẫu 1 Ví dụ Cho hàm số y f x có f x , x Tất giá trị thực x để f f x 1 A x 0; 2 1 B x ;0 ; 2 1 C x ; 2 1 D x ;0 0; 2 Hướng dẫn giải Ta có f x , x nên hàm số y f x nghịch biến 1 2x 1 1 Do f f x ;0 ; x x x Chọn B Ví dụ Bất phương trình x3 x x 16 x có tập nghiệm a; b Tổng a b có giá trị A 2 B C D Hướng dẫn giải Điều kiện: 2 x Xét f x x3 x x 16 x đoạn 2; 4 Có f x x x 1 x x x 16 , x 2; , hàm số đồng biến 2; 4 4 x Bất phương trình cho f x f 1 x So với điều kiện, tập nghiệm bất phương trình S 1; 4 a b Chọn C Dạng 2: Bài tốn ứng dụng tính đơn điệu vào tốn tìm điều kiện đề phương trình có nghỉệm Phương pháp giải Nếu hàm f x A , D f x g m y f x số max B D có D A g m B nghiệm liên tục phương thuộc tập có Ví dụ: Cho hàm số f x x x Có trình giá trị nguyên tham số m để phương trình hợp f f x x 2m có nghiệm đoạn 1; 2 ? A B C D 10 Hướng dẫn giải TOANMATH.com Trang 54 Hàm số f x x3 x f x x , x Hàm số f x x x đồng biến Ta có x 1; 2 f 1 f x f f x 10 Xét phương trình f f x x 2m f x f x x 2m f x x3 2m (1) Xét x 1; 2 ; 23 13 f x x3 103 23 f x x3 1008 Phương trình cho có nghiệm 1 có nghiệm 2m 1008 24 2m 210 m 4;5;6; 7;8;9 Chọn B Ví dụ mẫu Ví dụ Cho f x x3 x 2m Tổng giá trị nguyên tham số m để phương trình f f x x có nghiệm đoạn 1; 4 A C 21 B D 22 Hướng dẫn giải t f x f t t f x x (1) Đặt t f x f t x Xét hàm số g u f u u u 2u 2m có g u 3u , u Do 1 t x f x x x 2m (2) Phương trình f f x x có nghiệm đoạn 1; 4 có nghiệm đoạn 1; 4 13 2m 43 m 0;1; 2;3; 4;5;6 Tổng giá trị 1 21 Chọn C TOANMATH.com Trang 55 Ví dụ Cho hàm số f x x5 x3 4m Có giá trị nguyên tham số m để phương trình f f x m x m có nghiệm đoạn 1; 2 ? A 15 B 16 C 17 D 18 Hướng dẫn giải Đặt t f x m f x t m , kết hợp với phương trình ta có hệ phương trình f t x3 m f t t f x x (1) f x t m Xét hàm số g u f u u u 4u 4m g u 5u 12u 0, u 1; 2 Hàm số đồng biến đoạn 1; 2 Do 1 t x f x x3 m x x3 3m (2) Với x 1; 2 ,3 x x 48 Phương trình (2) có nghiệm đoạn 1; 2 3m 48 m 16 Chọn B Ví dụ Có giá trị nguyên tham số m để phương trình m m 2sin x sin x có nghiệm thực? A B C D Hướng dẫn giải Điều kiện sin x Ta có m m 2sin x sin x m m 2sin x sin x m 2sin x m 2sin x sin x 2sin x (1) Xét hàm số f t t 2t f t 2t 0, t Hàm số f t đồng biến 0; Phương trình 1 f m 2sin x f sin x m 2sin x sin x sin x 2sin x m Đặt sin x t t 0;1 Phương trình cho có nghiệm phương trình t 2t m có nghiệm 0;1 Xét hàm số g t t 2t , t 0;1 Ta có g t 2t 2; g t t Suy max g t 0; g t 1 0;1 TOANMATH.com 0;1 Trang 56 Do phương trình có nghiệm 1 m Mà m nên m 0; m 1 Chọn D Ví dụ Cho hàm số y f x liên tục , có đồ thị hình vẽ Có giá trị tham số m để phương trình 9m3 m 3f x f x có nghiệm thực phân biệt? A B C D Hướng dẫn giải Phương trình 27m3 3m f x f x 3m 3m g 3m g 3 f x f x f x (1) Xét hàm số g t t t g t 3t 0, t nên hàm số đồng biến 9m 3m f x 2 Do 1 f x 3m 9m 9m f x f x 3 Dựa vào hình vẽ phương trình (3) vơ nghiệm (vì f x 0, x ) Do để phương trình cho có ba nghiệm phân biệt có ba nghiệm phân biệt hay 9m 3 m 9m 1 m 35 11 Chọn B TOANMATH.com Trang 57 Bài tập tự luyện dạng Câu 1: Biết nghiệm nhỏ phương trình x3 x x 3 a , b, c * , a c 16 x x có dạng x0 b a tối giản Giá trị biểu thức S a b3 c b A S 2428 B S 2432 C S 2418 D S 2453 Câu 2: Số nghiệm thực phương trình x 3 x x3 x x A B C D a b x2 2 có nghiệm dạng x với a, c b số c 2x x nguyên tố Tổng P a b c Câu 3: Biết phương trình A B C D Câu 4: Biết phương trình x 1 x x x x có nghiệm a Khi A a B a Câu 5: Bất phương trình C 2 a 1 D 1 a x x x x 11 x x có tập nghiệm a; b Hiệu b a có giá trị A B D 1 C Câu 6: Tập nghiệm bất phương trình x 1 x 3 x x có dạng a; b Tổng a b A B C D Câu 7: Có số nguyên thuộc đoạn 2020; 2020 thỏa mãn bất phương trình x x 1 x A 4041 x2 ? B 2024 C 2026 D 2025 Câu 8: Gọi S tập hợp giá trị tham số m cho phương trình x 1 m 3 3x m có hai nghiệm thực Tổng phần tử tập S A B C D Câu 9: Tập giá trị m để phương trình x x m3 x m x 6mx 10 có hai 1 nghiệm phân biệt thuộc ; S a; b Giá trị biểu thức T 5a 8b 2 A T 18 B T 43 C T 30 D T 31 Câu 10: Có giá trị nguyên tham số m để phương trình sin x 6sin x m3 sin x 15 3m sin x 6m sin x 10 vô nghiệm? A TOANMATH.com B C D Vơ số Trang 58 Câu 11: Có giá trị nguyên tham số m để phương trình 2019m 2019m x x có nghiệm? A B C Vơ số Câu 12: Có giá trị âm tham số m để phương trình A B D m 3 m 3sin x sin x có nghiệm? C D Câu 13: Cho hàm số y f x liên tục R có đồ thị hình vẽ Có giá trị nguyên m để phương trình f 6sin x 8cos x f m m 1 có nghiệm x ? A B C D Câu 14: Cho phương trình sin x cos x 2cos x m 1 2cos x m 2cos x m Có 2 giá trị ngun tham số m để phương trình có nghiệm x 0; A B C ? D Câu 15: Cho hàm số f x liên tục có đồ thị hình vẽ Các giá trị tham số m để phương trình A m 37 B m 4m3 m 2f 2 x f x có nghiệm phân biệt C m 37 D m ĐÁP ÁN DẠNG Xét tính đơn điệu hàm số khơng chứa tham số 1-D 2-C 3-D 4-B 5-C 6-B 7-B 8-D 9-C 10-B 11-A 12-A 13-B 14-A 15-A 16-D 17-D 18-D 19-A 20-D 21-B 22-D 23-B 24-D DẠNG Các toán chứa tham số TOANMATH.com Trang 59 1-C 2-D 3-A 4-A 5-D 6-C 7-A 8-D 9-C 10-D 11-A 12-C 13-D 14-A 15-D 16-A 17-A 18-D 19-D 20-D 21-C 22-C 23-B 24-C 25-A 26-A 27-C DẠNG Hàm ẩn liên quan đến đồng biến nghịch biến hàm số 1-C 2-B 3-B 4-A 5-B 6-A 7-C 8-D 9-C 10-A 11-B 12-C 13-C 14-C 15-C 16-C 17-B 18-D 19-C 20-D 21-A 22-B 23-C 24-C 25-C 9-C 10-A DẠNG Ứng dụng tính đơn điệu vào giải phương trình, bất phương trình 1-B 2-C 3-C 4-D 5-A 11-A 12-A 13-D 14-C 15-C TOANMATH.com 6-D 7-D 8-C Trang 60