Cho neân ñeå coù theå kích thích, giaùo duïc toát hôn nöõa cho hoïc sinh, toâi ñaõ phaân loaïi töøng chuû ñeà ñeå hoïc sinh naém chaéc töøng vaán ñeà cuûa lyù thuyeát, [r]
(1)sở giáo dục và đào tạo hà nội
Tr-êng ThPt ngun gia thiỊu
-
S¸ng kiÕn kinh nghiƯm:
Một vàI kinh nghiệm giảng dạy hàm số lớp 12 trung học phổ thông
Giáo viên : quyền văn ch-ơng Tổ : To¸n
(2)Một số kinh nghiệm giảng dạy hàm số lớp 12 Trung học phổ thông
Đặt vấn đề:
(3)A.Vấn đề tính đơn điệu hàm số
I Vấn đề lý thuyết Dùng định lý:
Nếu y f(x) có đạo hàm a;b
Giả sử f(x)0 số hữu hạn điểm a;b :
– f(x)đồng biến a;b f(x)0 x a;b
– f(x)nghịch biến a;b f(x)0 x a;b
Chú ý:
Bài tốn tìm tham số để hàm số tăng giảm khoảng cho trước thường dẫn đến toán so sánh số ( hay số a,b ) với nghiệm x1,x2
của tam thức bậc hai:
c bx ax x
f( ) (a 0)
II Bài tập áp dụng Bài 1:
Cho hàm số :y x33mx232m1x1
Tìm m để hàm số đồng biến tập xác định
Bài giải :
Hàm số đồng biến R y3x26mx32m10 xR
3m2 92m10
m = Bài :
Cho hàm số : 1 3
1
x k x k x y
Tìm k để hàm số đồng biến 0;3
Bài giải :
TXÑ : D = R
yg x x22k1xk3
k12 k3k2 k40 k
y có nghiệm phân biệt x1,x2
Bảng xét daáu y :
x - x1 x2 +
(4)Hàm số đồng biến 0 ;3 x103x2 12 12 ) ( ) ( ) ( ) ( k k k g g
Baøi :
Cho hàm số y
m x m mx x 2
a Tìm m để hàm số cho đồng biến khoảng xác định
b Tìm m để hàm số cho đồng biến khoảng 1; Bài giải :
TXÑ : D = R \ 2m a, 2
) ( m x m mx x y
Đặt 2
)
(x x mx m
g
Hàm số cho đồng biến khoảng ;2m 2m;
4 )
( 2
g x x mx m x2m
0
0
2
m m a
Vậy m0 hàm số đồng biến khoảng ;2m 2m;
b, Tìm m để hàm số đồng biến 1;
Khi m0: hàm số đồng biến ;0 0; thoả mãn điều kiện
đồng biến 0; (1) Khi m0: 3m2 0
y0x2mm
Bảng xét dấu
x - (2– 3)m m (2+ 3)m +
y’ + - - +
Hàm số cho đồng biến 1;
3 m m m m (2) Từ (1) (2) có y đồng biến 0; m2
III Bài tập áp dụng tương tự
1 Bài : Cho hàm số : y x33x2 m1x4m
a Tìm m để hàm số nghịch biến khoảng 1;1
b Khảo sát biến thiên vẽ đồ thị hàm số m1
(5)Baøi : Cho hàm số : 2 x x k x y
Tìm k để hàm số đồng biến khoảng 0;
Kết : k 0
B. Vấn đề cực trị hàm số
I Phaàn lý thuyết
1 Dấu hiệu : Cho f(x) có đạo hàm a;b x0 a;b
Nếu x0: f(x)0 không xác định
thì : –) Nếu f(x) đổi dấu từ (–) sang (+) x qua x0 f(x) đạt cực
tiểu x0
–) Nếu f(x) đổi dấu từ (+) sang (–) x qua x0 f(x) đạt cực đại
2 Dấu hiệu : Cho f(x) có đạo hàm a;b f(x)0
Giả sử f(x) có y x0 :
–) Nếu f (x0)0 f(x) đạt cực tiểu x0
–) Nếu f (x0)0 f(x) đạt cực đại x0
II Phần tập Bài : Cho hàm số
1 2 m x m x x y
a Khảo sát vẽ đồ thị (C) m1
b Tìm m để hàm số có cực đại cực tiểu Viết phương trình đườngthẳng
qua điểm cực đại cực tiểu
Baøi giải : TXĐ : D = R \ 1m
2
1 m x m x m x y
Hàm số có cực đại cực tiểu y0 có nghiệm phân biệt y đổi
dấu liên tiếp qua nghiệm
m x m x
x
g( ) 22( 1) 3
có hai nghiệm phân biệt 1m m m m m m m m m m g m m , ) )( ( ) ( , ) ( ) ( 2
Phương trình đường thẳng qua cực trị :
2
(6)2 Baøi : Cho haøm số y x33mx2(m22m3)x4
Tìm m để hàm số cho có điểm cực đại, cực tiểu phía trục
tung
Bài giải : TXÑ : D = R
y g(x)3x26mxm22m3
Hàm số có điểm cực đại, cực tiểu điểm phía trục tung
) (x g
có nghiệm thoả mãn x1 0 x2
1 m
0 ) m m ( ) ( g
a
Baøi : Cho haøm số yx3 kx2 (k tham số) (Ck)
Tìm giá trị k để đồ thị hàm số cắt trục hoành điểm Bài giải :
TXÑ : D = R
y3x2 k TH :
Nếu k 0 y0 xR hàm số đồng biến R
(Ck) cắt Ox điểm TH 2:
Nếu k 0
3
0 x k
y
(Ck) cắt Ox điểm yCD.yCT0 ( 27)
27
4
k k
Vậy k 3 đồ thị hàm số cho cắt Ox điểm
C. Bài toán tiếp tuyến của đường cong y = f(x)
I Phần lý thuyết
Học sinh nắm cách viết phương trình tiếp tuyến đường cong
) ( :
)
(C y f x trường hợp sau:
1 Phương trình tiếp tuyến M0(x0;y0)(C):y f(x)(xx0)y
0
2 Cho biết hệ số góc k xét phương trình f(x)k
Từ suy toạ độ tiếp điểm
(7)Lý luận xét hệ k x f y x x k x f ) ( ) ( ) ( 0 0
II Phần tập áp dụng Bài : Cho hàm số
2 x x
y (C)
a.Viết phương trình tiếp tuyến với (C) điểm thuộc (C) có hồnh độ
x
b Viết phương trình tiếp tuyến với (C) biết tiếp tuyến qua ) ; ( M
Baøi giaûi :
a, Học sinh tự làm
b, d đường thẳng qua M(6;5) có hệ số góc k d có phương trình :
) ( k x y
d laø tiếp tuyến
k x x k x x C ) ( ) ( 2 )
( có nghiệm x2
1 k ,
4 k
Khi k1 1 (d1):yx1 x y : ) d (
k2 2 Bài : Cho hàm số y x3 3x (C)
Tìm đường thẳng y 2 điểm từ kẻ tiếp tuyến
đến (C)
Bài giải :
Gọi M(m;2)():y2
Phương trình đường thẳng (d) qua M :yk(xm)2 )
(d tiếp tuyến (C) k x m x k x x ) ( ) ( 3 có nghiệm
phương trình hồnh độ tiếp điểm: x33x3(x21)(xm)2
(x1)2x2(3m2)x3m20 (*)
Phương trình (*) có nghiệm phân biệt g(x)2x2(3m2)x3m2 có
(8) 2 6 ) ( ) ( ) ( m m m m g m m
3 Baøi : Cho hàm số y2x33(m3)x218mx8 (Cm)
Tìm m để (Cm) tiếp xúc với trục hồnh Bài giải :
TXĐ : D = R
m x m x
y6 6( 3) 18
0
x
y xm
)
(Cm tiếp xúc với 0x hµm số cho cĩ cực trị
yCĐ yG 0
27 35 18 ) ( 54 ) ( 27 54 2 m m m m m m m m m m
D.Vấn đề Tập hợp điểm - Điểm cố định
I. Phần lý thuyết
1, Tìm tập hợp điểm M di động thoả mãn điều kiện cho, ta
thường làm sau:
a Tìm toạ độ M có chứa tham biến
b Khử tham biến m ta hệ thức độc lập x,y (F(x,y)0)
c Giới hạn theo điều kiện, ta tập hợp phải tìm 2, Điểm cố định
Cho họ đường cong (Cm) có phương trình y f(x;m) m
II Bài tập áp dụng Bài : Cho hàm số
1 x x
y (C)
Biện luận theo m số giao điểm đồ thị (C) đường thẳng
2m ym
Trong trường hợp có giao điểm A,B, tìm tập hợp trung điểm
(9)Bài giải : Biện luận số giao điểm đồ thị I(xI;yI) trung điểm AB
m x y
m x
I I I
2 4
yI 2xI 4
Tập hợp I đường thẳng y 2x4
loại bỏ đoạn AB : A(2;0) B(0;4)
2 Baøi : Cho haøm số yx4 2mx2 2m1 (Cm)
CMR : (Cm) ln qua điểm cố định A,B m thay đổi
Bài giải : )
; ( 0 x y
M điểm cố định cuûa (Cm)
2 02
0
yo x mx m m
) (
1 02
4
0
y x m x m )
(
1 0
m
C y
x
qua điểm cố định M(1;0) N(1;0)
E. Vấn đề dùng đồ thị hàm số để biện luận số nghiệm phương trình - Tìm GTLN GTNN
1 Baøi : Cho y x3 3x (C)
Khảo sát biến thiên vẽ đồ thị (C) hàm số
Dùng đồ thị (C) để tìm GTLN GTNN hàm y 3sin3 xsin3x
ysin3 x3sinx
Đặt t sinx
Xét F(t) = t3 3t , t 1;1
Xét đồ thị ta có: max F(t) = k2
2 x
1 t
3;1
Nên y = -2 k2
2 x t
t 1;1
2 Bài : Cho hàm số y m2x4 2x2 m (với tham số m0,mR)
Khảo sát biến thiên hàm số m 0
(10)mét số toán tổng hợp
Bài 1
Cho hµm sè y =
1 2
x x x
1 Khảo sát biến thiên vẽ đồ thị hàm số cho
2 Tìm điểm thuộc đồ thị hàm số cho khoảng cách từ điểm đến trục hồnh lần khoảng cách từ điểm đến trục tung
Gi¶i:
1 Häc sinh tù gi¶i
2 Gäi M (x0, y0) (C) d(M, Ox) = 2d(M, Oy)
y0 = x0
y0 = 2x0
* Ph-ơng trình hồnh độ giao điểm (C) đ-ờng thẳng y = 2x 2x =
1 2
x x x
(x -1)
2x2 + 2x = x2 + 2x +
x2 =
x = VËy y = 2
* Ph-ơng trình hồnh độ giao điểm (C) đ-ờng thẳng: y = –2x –2x =
1 2
x x x
(x –1)
–2x2 - 2x = x2 + 2x +
3x2 + 4x + = Ph-ơng trình vô nghiệm Vậy ycbt M1( 2, 2)
(11)Bµi 2
Cho hàm số y = 2mx3 – (4m2 + 1) x2 + 4m2 với m tham số Khảo sát biến thiên vẽ đồ thị m =
2 Tìm m cho đồ thị hàm số tiếp xúc trục hồnh
Gi¶i
1 Häc sinh tù gi¶i 2
NÕu m = y = x2 (P)
Dĩ nhiên (P) tiếp xúc trục hoành O (0,0)
Nu m hoành độ tiếp điểm nghiệm hệ ph-ơng trình 2mx3 – (4m2 + 1) x2 + 4m2 = (1)
k = f’(x) = 6mx2 – (4m2 + 1) x = (2) Tõ (2) x = v x =
m m
3 2 Tõ (1) víi x = => m = (lo¹i)
x =
1 4m2
=> 2m
2 2
3
3 ) (
1
m
m m
m
+ 4m2 =
=> 2
3
2
9 ) ( ) ( 27
2
m m m
m
+ 4m2=
=> (4m2 + 1)3 - 108m4 = (*) Đặt t = m2 >
(*) (4t + 1)3 – 108(t2) =
64t3 – 60t2 + 12t + =
16
1
t
t =
t =
1 v t = – 16
1
(12)m2 =
1
m =
2
Đáp sè: ycbt m = v m =
2
Bµi 3
Cho hµm sè y = 1 x x
(C)
1 Khảo sát biến thiên vẽ đồ thị hàm số cho
2 Tìm điểm trục tung mà từ điểm kẻ đ-ợc tiếp tuyến đến (C)
Gi¶i: 1 Häc sinh tù gi¶i
2
Gäi A (0 , a) Oy
Ph-ơng trình đ-ờng thẳng (d) qua A: y = kx + a
Hoành độ tiếp điểm nghiệm hệ ph-ơng trình: k = f’ (x) = – 2
) (
2 x
1 x x
= kx + a
Ph-ơng trình hồnh độ tiếp điểm (d) (C)
1 x x
= 2 ) (
2 x
x
= a (®k: x 1)
(a – 1)x2 – 2(a + 1) x + a + = (*) NÕu a = (*) thµnh –4x + =
x =
(nhËn so ycbt)
NÕu a th× ’ = (a + 1)2 – (a2 – 1) = 2a +
(13) (*) cã nghiƯm kÐp hc (*) cã nghiƯm x1 = vµ x2
1 a
1 a P
0 a ) a ( a
1 a
1 a x x
0 a '
2
a = –1
VËy cã ®iĨm A(0 ; 1) v A’(0 , –1)
Bµi 4
Cho hµm sè y = x3 – 3x
Khảo sỏt biết thiờn vẽ đồ thị (C)
Tìm điểm đ-ờng thẳng y = điểm từ kẻ đ-ợc tiếp tuyến đến (C)
Gi¶i:
a Häc sinh tù lµm b
Gọi M (m , 2) đ-ờng thẳng y = Ph-ơng trình đ-ờng thẳng (d) qua M:
y = k (x – m) +
Hoành độ tiếp điểm nghiệm hệ ph-ơng trình: k = f’ (x) = (x2 – 1)
x3 – 3x = 3(x2 – 1)(x – m) +
Ph-ơng trình hồnh độ tiếp điểm (d) (C) x3 – 3x = 3x3 – 3mx2 – 3x + 3m +
2x3 – 3mx2 + 3m + =
(x + 1)(2x2 – (3m + 2) x + 3m + 2) = (*) Gäi (x) = 2x2 – (3m + 2) x + 3m + Yêu cầu toán
(14)Bµi 5
Cho hµm sè y = x3 + 3x2 + (m + 1)x + 4m
1 Tìm m để hàm số nghịch biến khoảng (–1 , 1) Khảo sát biến thiên vẽ đồ thị hàm số m = –1
Gi¶i:
1 D = R
y’ = (x) = 3x2 + 6x + m +
’ = – 3(m + 1) = –3m + * ’
–3m +
m
Lúc y’ x R (vì dấu a = > 0) Vậy hàm số đồng biến R (loại so yêu cầu)
* Nếu m < ’ > gọi x1, x2 nghiệm phân biệt (x) Lúc đó:
x – x1 x2 +
y’ + 0 – 0 +
y
Hàm số giảm khoảng (1 , 1)
x1 –1 < x2
0 ] 10 [ ) (
0 ]
3 [ ) (
m a
m a
10
m m
m –10
(15)Bài 6
Cho hàm số y = 4x³ + mx
1 Tùy theo m xét biến thiên hàm số
2 Tìm m để y ≤ |x| ≤
Giải
1
D = R
y = 12x² + m
Nếu m ≥ y’ ≥ x R
Vậy hàm số đồng biến R
Nếu m < y =
x² = –
12
m
x = 3m
6
Lúc đó:
x – –
6 3m
6 3m
+
y' + – +
y CĐ +
CT
2 Giả sử |f(x) | ≤ │x│ ≤
f(1) m4 1
2
1
m
f
–1 m + 4
–2 m + 1
–5≤ m ≤ –3
–3 ≤ m ≤1
m = –3
Thử lại: Lúc m = –3 y = 4x³ – 3x
(16) y = sin³t – sint = –3sint
Hiển nhiên y –1 ; 1
Vậy yêu cầu toán thỏa m = –3
Bài
Giải
1
- Nếu m = y = x đồng biến R (nhận so ycbt) (1)
- Nếu m : D = R \ –
m
1
y' = 2
2
2
) (
1
mx
m mx
x m
Hàm số (1) đồng biến ( ; +)
g(x) = m2 x2 + 2mx + – m2 x >
Ta có: ' = m2– m2 ( – m2) = m4 > m
Vậy g ( x ) = ln có nghịêm phân biệt:
x1 = –
1 m
x2 = –
1 m
x – – 1
m m
1
m
m
+
y' + - - +
y – + +
–
Ta thấy (1) đồng biến ( 0, +)
x2 = –
1
m
Cho hàm số y = (1)
1 mx
m x mx2
với m tham số
1 Tìm m để hàm số (1) đồng biến khoảng (0; + )
2 Khảo sát biến thiên vẽ (C) m =
(17) 10
m m
< m (2)
Vậy hàm số (1) đồng biến ( 0, + )
m 0 ;1
2 Học sinh tự giải
3 Gọi M(x0, y0) (C) (x0 -1)
=> y0 =
1 1 0 0 x x x x x
Pt đường thẳng (d) qua M:
y = k (x - x0) + y0
Hoành độ tiếp điểm nghiệm hệ phương trình
2 0 ) ( ) ( ' ) ( 1 x x x x f k y x x k x x x
=> Pt hoành độ tiếp điểm:
1 ( 1)
2 1 2 x y x x x x x x x x
(x2 + x + 1) (x + 1) = (x2 + 2x) (x - x0) + y0 (x + 1)
2
x3 + 2x2 + 2x + = x3 - x0x
2
+ 2x2 -2x0x + y0x
2
+ 2y0x + y0
(y0 - x0)x
2
+ 2(y0 - x0 -1) x + y0 - =
1 1 1 1 0 0 x x x x x x x
(vì M (C))
1 1 0 x x x x x x x
x2 - 2x0x + x02 = (*)
Phương trình (*) có nghiệm kép:
x = x0
Chỉ có tiếp điểm
Vậy điểm (C) có tiếp tuyến
Bài
Cho hàm số y =
(18)b Tìm m để (1) có cực đại cực tiểu
c Giả sử hµm sè có giá trị cực đại, cực tiểu yCĐ, yCT Chứng minh
2
2
CT
CD y
y
Giải
a Học sinh tự giải
b D = R \ -1
y' =
2
1 2
x
m x x
(1) có cực đại cực tiểu
y' = có nghiệm phân biệt -1
' = + 2m >
m >
-2
c Gọi x1, nghiệm y' =
Do định lý Viét:
S = x1 + x2 = -
P = x1x2 = -2m
Ta có:
1 2
'
' xm v
u
Vậy: (yCĐ)2 + (yCT)
2
= (2x1 + m + 2)
2
+ (2x2 + m + 2)
2
= 4 2
2 x
x + 4(m+2) (x1 + x2) + 2(m + 2)
2 = [4 + 4m] - (m+2) + 2(m+2)
2
=> (yCĐ)2 + (yCT)
2
= (m) = 2m2 + 16m +
Mxđ: D =
,
(19)Bài
Cho hàm số :
4 m
0 m m
mx
4 m ) x x )( m ( y
2
a Khảo sát biến thiên vẽ đồ thị m =
b Tìm m để đồ thị hàm số tiếp xúc đường thẳng y = 1?
c Tìm m để hàm số có cực đại cực tiểu? Với giá trị m giá trị cực đại cực tiểu dấu
Giải: a Học sinh tự giải
b Phương trình hồnh độ giao điểm (d) (Cm)
(m - 1) (x2 - 2x) + m + = (mx + m) (đk: x -1)
(m - 1)x2 - (3m - 2)x + = (*)
Đường thẳng y = tiếp xúc (Cm)
(*) có nghiệm kép -
m -
= (3m - 2)2 - 16(m - 1) =
x =
) m (
2 m
-1
m
9m2 - 28m + 20 =
(20)m
m = v m =
9 10
m
5
m = v m =
9 10
c D = R \ -1 (v× m 0)
y’ =
2
2
) m mx (
m m x ) m ( m x ) m ( m
y có cực trị
y’ = có nghiệm phân biệt -
m(m - 1)
’ = m2
(m - 1)2 + m2 (m -1) (3m + 2) >
m 0 ^ m
m2 (m -1) [(m - 1) + 3m + 2] >
m1 ^ m
(m - 1) (4m + 1) > m < -
4
v m >
Ta có:
' '
v u
=
m
) x )( m
(
Gọi x1, x2 nghiệm phân biệt y’ =
Ta có: S = x1 + x2 =
) m ( m
) m ( m
(21)P = x1x2 =
) m ( m
) m ( m
=
-1 m
2 m
Vậy yCĐ.yCT >
m ) m (
2
(x1 - 1)
m ) m (
2
(x2 - 1) >
(x1 - 1)(x2 - 1) >
P - S + >
-
1 m
2 m
+ >
1 m
5
>
m - <
m <
So điều kiện (1) để có cực trị
ycbt m < -
4
Bài 10
Cho hàm số
1 x
m mx x
y
2
a Khảo sát biến thiên vẽ đồ thị (C) hàm số m = -1
b Viết phương trình parabol qua điểm cực đại, cực tiểu (C) tiếp xúc đường thẳng 2x – y – 10 =
c Trong trường hợp tổng quát xác định tất giá trị tham số m để điểm cực đại, điểm cực tiểu hàm số phía đường thẳng:
9x – 7y – =
Giải
a Học sinh tự giải
b Gọi (P) y = ax2
+bx + c (a 0)
M(4 , 7) (P)
(22)N( -2, - 5) (P)
=> - = 4a - 2b + c (2)
Phương trình hồnh độ giao điểm (P) vµ (d): y=2x – 10 lµ
ax2 + bx + c = 2x - 10
ax2 + (b - 2)x + c + 10 =
(d) tiếp xúc (P)
a0
(b - 2)2 - 4a(c+ 10) =
(1) (2) (3)
=> a = ^ b = ^ c = -
Vậy (P): y = x2 –
c D = R \ 1
y’ =
2
) x (
8 x x
y’ =
x = -2 v x =
Vậy điểm cực đại S(-2 , - 4+m) cực tiểu R(4 , 8+m)
Điểm cực đại cực tiểu nằm phía (d): 9x - 7y - =
t1.t2 <
2
7
1 ys xs
2
R R
7
1 y x
<
(-7m + 9)( - 7m - 21) <
- < m <
7
i 11
Cho hàm số y = x3
– 3mx2 (m2 2m 3x
(23)b Viết phương trình parabol qua điểm cực đại, cực tiểu C tiếp
xúc đường thẳng y 2x
c Trong trường hợp tổng quát xác định tất tham số m để hàm số cho có điểm cực đại, cực tiểu phía tr c tung
Giải
a Học sinh tự làm
b Gọi P y ax2 bx c a ≠ 0
Phương trình hồnh độ giao điểm P d
ax2 bx c 2x
ax2b 2x c –
d tiếp xúc P
b 22 4ac2 1
Cực đại 0;4P
c 2
Cực tiểu 2;0P
4a 2b c 0 3
T 1, 2, 3
a 2, b 6, c
Vậy P: y2x2 6x
c D R
y gx 3x26mx m2 2m
Hàm số có điểm cực đại, cực tiểu điểm phía y’0y
gx có nghiệm x1,x2 cho x1 x2
ag0 2m2 + 2m 3
3 m
i 12
Cho hàm số:
y x3 3mx2 3m2 1x m3 Cm
1 Khảo sát biến thiên vẽ đồ thị m 2
2 Tìm để Cm c t tr c hoành điểm phân biệt có
điểm có hồnh độ âm
Gỉải
1 Học sinh tự làm
2 y 3x2 6mx 3m2 1
y
gxx2 2mx m2
x1 m 1 x2 m 1 x1 x2
Lấy fx chia cho gx ta được:
y fx x mgx 2x m
(24) gx1 gx20
Vậy yCĐ fm 12m 1 m 3m
yCT fm 12m 1m 2 3m
Yêu cầu toán
y’ có nghiệm phân biệt x1,x2 với x1 x2 x1
yCĐ.yCT
f0
x1 m 1 0
23m23m
m3
m
3
m
3
m
m
3
(25)Keát:
Trên số kinh nghiệm thân tơi áp dụng thấy có tác dụng tốt Rất mong thầy đồng nghiệp góp ý, giúp đỡ để tơi
đạt kết tốt Xin chân thành cảm ơn!
Long Biªn, ngày 09 tháng 05 năm 2007
Người viết