GV: LÊ QUANG XE
50 BÀI TỐN ƠN THI THPT QUỐC GIA
DẠNG TỐN 46: TÌM CỰC TRỊ CỦA HÀM SỐ HỢP KHI BIẾT ĐỒ THỊ HÀM SỐ
KIẾN THỨC CẦN NHỚ:
Đạo hàm của hàm số hợp:
g x f u x g x u x . f u x .
u x 0
g x 0
f u x 0
Lập bảng biến thiên của hàm số y f x khi biết đồ thị hàm số y f x
B1. Xác định giao điểm của đồ thị hàm số y f x với trục hoành
B2: Xét dấu của hàm số y f x , ta làm như sau
- Phần đồ thị của f x nằm bên trên trục hoành trong khoảng a; b thì f x 0 , x a; b
- Phần đồ thị của f x nằm bên dưới trục hồnh trong khoảng a; b thì f x 0 , x a; b
Lập bảng biến thiên của hàm số g x f x u x khi biết đồ thị hàm số y f x
B1: Đạo hàm g x f x u x . Cho g x 0 f x u x
B2. Xác định giao điểm của đồ thị hàm số y f x và đồ thị hàm số y u x
B3: Xét dấu của hàm số y g x , ta làm như sau
- Phần đồ thị của f x nằm bên trên đồ thị u x trong khoảng a; b thì g x 0 , x a; b
- Phần đồ thị của f x nằm bên dưới đồ thị u x trong khoảng a; b thì g x 0 , x a; b
BÀI TẬP MẪU
Cho hàm số bậc bốn y f ( x ) có đồ thị như hình bên
3
2
Số điểm cực trị của hàm số g ( x) f x 3x là
A. 5 .
B. 3
C. 7 .
D. 11 .
Phân tích hướng dẫn giải
Trang 1
GV: LÊ QUANG XE
50 BÀI TỐN ƠN THI THPT QUỐC GIA
1. DẠNG TỐN: Đây là dạng tốn tìm số cực trị của hàm hợp f u x khi biết đồ thị hàm số f x .
2. KIẾN THỨC CẦN NHỚ:
Đạo hàm của hàm hợp:
f u x u x . f u
Định lí về cực trị của hàm số:
Cho hàm số y f x xác định trên D .
Điểm x0 D là điểm cực trị của hàm số y f x khi f x0 0 hoặc f x0 không xác định và
f x đổi dấu khi đi qua x0 .
Sự tương giao của hai đồ thị:
Hoành độ giao điểm của hai đồ thị hàm số y f x và y g x là nghiệm của phương trình
f x g x
1
Số nghiệm của phương trình 1 bằng số giao điểm của hai cực trị.
Tính chất đổi dấu của biểu thức:
Gọi x là một nghiệm của phương trình: f x 0 . Khi đó
2
4
Nếu x là nghiệm bội bậc chẳn ( x , x ,... ) thì hàm số y f x khơng đổi
dấu khi đi qua .
3
Nếu x là nghiệm đơn hoặc nghiệm bội bậc lẻ ( x , x ,... )thì hàm số
y f x đổi dấu khi đi qua .
3. HƯỚNG GIẢI:
3
2
B1: Tính đạo hàm của hàm số: g ( x) f x 3 x
B2: Dựa vào đồ thị của hàm f x ta suy ra số nghiệm của phương trình : g ( x) 0
B3: Lập bảng biến thiên của hàm số g ( x) f x 3 3x 2 và suy ra số cực trị.
Từ đó, ta có thể giải bài tốn cụ thể như sau:
Lời giải
Chọn B
Trang 2
GV: LÊ QUANG XE
50 BÀI TỐN ƠN THI THPT QUỐC GIA
a
c
b
Từ đồ thị, ta có bảng biến thiên của y f ( x) như sau:
g ( x) f x 3 3x 2 g ( x ) x 3 3x 2 f x 3 3x 2 3x 2 6 x f x 3 3x 2
g ( x ) 0 3x 2 6 x f x 3 3x 2
x 2
x 0
3 x 2 6 x 0
2
3
0
x 3 x a 0
3
2
f x 3 x 0
x 3 3 x 2 b 0; 4
x 3 3 x 2 c 4
1
2
3
x 0
Xét hàm số h( x) x 3 3 x 2 h( x) 3 x 2 6 x h( x) 0
x 2
Bảng biến thiên
Từ bảng biến thiên, ta thấy
Đường thẳng y a cắt đồ thị hàm số y h( x) tại 1 điểm
Đường thẳng y b cắt đồ thị hàm số y h( x) tại 3 điểm.
Đường thẳng y c cắt đồ thị hàm số y h( x) tại 1 điểm.
Như vậy, phương trình g ( x) 0 có tất cả 7 nghiệm đơn phân biệt.
3
2
Vậy hàm số g ( x) f x 3x có 7 cực trị.
Cách trình bày khác:
Trang 3
GV: LÊ QUANG XE
50 BÀI TỐN ƠN THI THPT QUỐC GIA
Phân tích hướng dẫn giải
1. DẠNG TỐN: Đây là dạng toán sử dụng đồ thị (hoặc bảng biến thiên) của hàm số y f x (hoặc
y f x ) để tìm cực trị hàm số g x f u x .
2. HƯỚNG GIẢI:
B1: Lập bảng biên thiên của hàm số y f x
- Dựa vào đồ thị hàm số y f x xác định cực trị của hàm số y f x .
- Lập bảng biến thiên
x
f x
f x
a
0
c
b
0
0
3
2
B2: Tìm các điểm tới hạn của hàm số g x f x 3x
2
3
2
- Đạo hàm g x 3 x 6 x . f x 3 x
x 0
x 2
3x 2 6 x 0
x3 3x 2 a; a 0
- Cho g x 0
3
2
3
f x 3x 0
x 3x 2 b; 0 b 4
3
2
x 3x c; c 4
3
2
3
2
B3: Khảo sát hàm số h x x 3x để tìm số giao điểm của đồ thị h x x 3x với các đường thẳng
y a, y b, y c
Từ đó, ta có thể giải bài tốn cụ thể như sau:
Lời giải
Chọn C
Từ đồ thị ta có bảng biến thiên của hàm số y f x như sau
x
a
b
c
Trang 4
GV: LÊ QUANG XE
50 BÀI TỐN ƠN THI THPT QUỐC GIA
f x
f x
0
0
0
3
2
2
3
2
Ta có g x f x 3x g x 3 x 6 x . f x 3x
x 0
x 2
3x 2 6 x 0
x3 3x 2 a; a 0
Cho g x 0
3
2
3
f x 3x 0
x 3x 2 b; 0 b 4
3
2
x 3x c; c 4
x 0
3
2
2
Xét hàm số h x x 3x h x 3x 6 x . Cho h x 0
x 2
Bảng biến thiên
3
2
Ta có đồ thị của hàm h x x 3x như sau
Từ đồ thị ta thấy:
Đường thẳng y a cắt đồ thị hàm số y h x tại 1 điểm.
Đường thẳng y b cắt đồ thị hàm số y h x tại 3 điểm.
Đường thẳng y c cắt đồ thị hàm số y h x tại 1 điểm.
Như vậy phương trình g x 0 có tất cả 7 nghiệm đơn phân biệt.
3
2
Vậy hàm số g x f x 3x có 7 cực trị.
Bài tập tương tự và phát triển:
Trang 5
GV: LÊ QUANG XE
50 BÀI TỐN ƠN THI THPT QUỐC GIA
Câu 46.1: Cho hàm số y f x . Đồ thị hàm số y f x như hình bên.
2
Tìm số điểm cực trị của hàm số g x f x 3 .
A. 2 .
B. 3
C. 4 .
D. 5 .
Lời giải
Chọn B
2
Ta có g x 2 xf x 3
x 0
theo do thi f ' x
g x 0
2
f x 3 0
x 0
x 0
2
x 1
.
x 3 2
x 2 3 1 nghiem kep
x 2 nghiem kep
Bảng biến thiên
Dựa vào bảng biến thiên ta thấy hàm số có 3 điểm cực trị.
Câu 46.2: Cho hàm số y f ( x) có đạo hàm f '( x ) trên và đồ thị của hàm số f '( x) như hình vẽ.
2
Tìm số điểm cực trụ hàm số g x f ( x 2 x 1) .
A. 6.
B. 5 .
C. 4 .
D. 3 .
Lời giải
Chọn D
x 1
Ta có: g ' x (2 x 2) f '( x 2 2 x 1) . Nhận xét: g ' x 0 x 2 2 x 1 1
x 2 2 x 1 2
x 0
x 1
x 2; x 3
Ta có bảng biến thiên:
Trang 6
GV: LÊ QUANG XE
50 BÀI TỐN ƠN THI THPT QUỐC GIA
Dựa vào bảng biến thiên, ta thấy hàm số có đúng ba cực trị.
Câu 46.3: Cho hàm số bậc bốn y f x . Đồ thị hình bên dưới là đồ thị của đạo hàm f ' x . Hàm số
g x f
x 2 2 x 2 có bao nhiêu điểm cực trị ?
A. 1 .
C. 3 .
B. 2 .
D. 4 .
Lời giải
Chọn C
Ta có g x
x 1
2
x 2x 2
x2 2x 2 .
f
x 1 0
2
x 1 0
x 2 x 2 1
theo do thi f ' x
Suy ra g x 0
2
2
f x 2 x 2 0
x
2
x
2
1
2
x 2 x 2 3
x 1
x 1 2 .
x 1 2
Bảng xét dấu
Từ đó suy ra hàm số g x f
x 2 2 x 2 có 3 điểm cực trị.
Câu 46.4: Cho hàm số y f x có đạo hàm trên ¡ và có bảng xét dấu của y f x như sau
2
Hỏi hàm số g x f x 2 x có bao nhiêu điểm cực tiểu ?
A. 1 .
B. 2
C. 3 .
D. 4 .
Lời giải
Chọn A
2
Ta có g x 2 x 2 f x 2 x ;
Trang 7
GV: LÊ QUANG XE
50 BÀI TỐN ƠN THI THPT QUỐC GIA
x 1
2
2 x 2 0
x 2 x 2
theo BBT f ' x
g x 0
2
2
x 2 x 1 nghiem kep
f x 2 x 0
x 2 2 x 3
x 1
x 1 2 nghiem kep
.
x 1
x 3
Bảng biến thiên
Dựa vào bảng biến thiên ta thấy hàm số có một điểm cực tiểu.
Câu 46.5: Cho hàm số f x , bảng biến thiên của hàm số f x như sau:
2
Số điểm cực trị của hàm số y f 4 x 4 x là
A. 9 .
B. 5 .
C. 7 .
D. 3 .
Lời giải
Chọn B
x a ; 1
x b 1;0
Dựa vào bảng biến thiên ta có: f x 0
.
x c 0;1
x d 1;
1
x 2
2
4 x 4 x a ; 1
8
x
4
0
2
4 x 2 4 x b 1; 0 .
Ta có: y 8 x 4 f 4 x 4 x , y 0
2
f 4 x 4 x 0
4 x 2 4 x c 0;1
2
4 x 4 x d 1;
Trang 8
GV: LÊ QUANG XE
50 BÀI TỐN ƠN THI THPT QUỐC GIA
1
2
Ta có khi x 4 x 4 x 1 và f 1 3 0
2
2
Mặt khác: 4 x 2 4 x 2 x 1 1 1 nên:
4 x 2 4 x a vô nghiệm.
4 x 2 4 x b có 2 nghiệm phân biệt x1 , x2 .
4 x 2 4 x c có 2 nghiệm phân biệt x3 , x4 .
4 x 2 4 x d có 2 nghiệm phân biệt x5 , x6 .
Vậy phương trình y 0 có 7 nghiệm bội lẻ phân biệt nên hàm số có 7 điểm cực trị.
Câu 46.6: Cho hàm số f x , bảng biến thiên của hàm số f x như sau
2
Số điểm cực trị của hàm số y f x 2 x là
A. 9 .
B. 3 .
C. 7 .
D. 5 .
Lời giải
Chọn B
Từ bảng biến thiên ta có phương trình f x 0 có các nghiệm tương ứng là
x a, a ; 1
x b, b 1;0
.
x c, c 0;1
x d , d 1;
2
2
Xét hàm số y f x 2 x y 2 x 1 f x 2 x .
Trang 9
GV: LÊ QUANG XE
50 BÀI TỐN ƠN THI THPT QUỐC GIA
x 1
2
x 2 x a
x 1 0
2
x 2 2 x b
Giải phương trình y 0 2 x 1 f x 2 x 0
2
f x 2 x 0
x 2 2 x c
x 2 2 x d
1
2 .
3
4
2
Vẽ đồ thị hàm số h x x 2 x
1
Dựa vào đồ thị ta thấy: phương trình 1 vơ nghiệm. Các phương trình 2 ; 3 ; 4 mỗi
phương trình có 2 nghiệm. Các nghiệm đều phân biệt nhau.
2
Vậy phương trình y 0 có 7 nghiệm phân biệt nên hàm số y f x 2 x có 7 điểm cực
trị.
Câu 46.7: Cho hàm số y f x có đạo hàm f x trên khoảng
; .
Đồ thị của hàm số
y f x như hình vẽ
2
Đồ thị của hàm số y f x có bao nhiêu điểm cực đại, cực tiểu?
A. 2 điểm cực đại, 3 điểm cực tiểu.
B. 1 điểm cực đại, 3 điểm cực tiểu.
C. 2 điểm cực đại, 2 điểm cực tiểu.
D. 3 điểm cực đại, 2 điểm cực tiểu.
Lời giải
Chọn A
Từ đồ thị hàm số ta có bảng biến thiên
Trang 10
GV: LÊ QUANG XE
50 BÀI TỐN ƠN THI THPT QUỐC GIA
f x 0
2
.
y f x y 2 f x . f x 0
f
x
0
x 0
Quan sát đồ thị ta có f x 0 x 1 và f x 0
x 3
x x1
x 1
với x1 0;1 và x2 1;3 .
x x2
f x 0
x 3;
f x 0
y
0
x 0; x1 1; x2 3;
Suy ra
x
0;
x
1;
x
f
x
0
1
2
f x 0
Từ đó ta lập được bảng biến thiên của hàm số y f x
2
Suy ra hàm số có 2 điểm cực đại, 3 điểm cực tiểu.
Câu 46.8: Cho hàm số y f x có đồ thị hàm số như hình bên.
2
Hàm số g x f x 3x có bao nhiêu điểm cực đại ?
A. 3 .
B. 4
C. 5 .
D. 6 .
Lời giải
Chọn B
2
Ta có g x 2 x 3 . f x 3x ;
3
x 2
2 x 3 0
2
theo do thi f x
g x 0
x 3 x 2
2
f x 3 x 0
2
x 3x 0
3
x 2
3 17
x
.
2
x 0
x 3
Bảng biến thiên
Trang 11
GV: LÊ QUANG XE
50 BÀI TỐN ƠN THI THPT QUỐC GIA
Dựa vào bảng biến thiên ta thấy hàm số có 4 điểm cực trị.
Câu 46.9: Cho hàm số y f x có đồ thị như hình vẽ bên.
Hàm số g x f f x có bao nhiêu điểm cực trị ?
A. 3 .
B. 5 .
C. 4 .
D. 6 .
Lời giải
Chọn C
Dựa vào đồ thị ta thấy f x đạt cực trị tại x 0, x 2.
x 0 nghiem don
.
Suy ra f x 0
x 2 nghiem don
f x 0
.
Ta có g x f x . f f x ; g x 0
f f x 0
x 0 nghiem don
.
f x 0
x 2 nghiem don
f x 0 1
.
f f x 0
f x 2 2
Dựa vào đồ thị suy ra:
Phương trình ( 1) có hai nghiệm x 0 (nghiệm kép) và x a a 2 .
Phương trình ( 2) có một nghiệm x b b a .
Vậy phương trình g x 0 có 4 nghiệm bội lẻ là x 0, x 2, x a và x b. Suy ra hàm số
g x f f x có 4 điểm cực trị.
Trang 12
GV: LÊ QUANG XE
50 BÀI TỐN ƠN THI THPT QUỐC GIA
Câu 46.10: Cho hàm số y f x có bảng biến thiên như sau
4
2
Số điểm cực trị của hàm số g ( x ) f x 4 x là
A. 5 .
B. 3
C. 7 .
D. 11 .
Lời giải
Chọn B
a
c
b
Từ đồ thị, ta có bảng biến thiên của y f ( x) như sau:
g ( x) f x 4 4 x 2 g ( x ) x 4 4 x 2 f x 4 4 x 2 4 x 3 8 x f x 4 4 x 2
g ( x) 0 4 x 3 8 x f x 4 4 x 2
x 2
x 0
4 x 3 8 x 0
4
2
0
x 4 x a 0
1
4
2
f x 4 x 0
x 4 4 x 2 b 0; 4 2
4
2
x 4 x c 4
3
x 0
Xét hàm số h( x) x 4 4 x 2 h( x) 4 x 3 8 x h( x) 0
x 2
Bảng biến thiên
Trang 13
GV: LÊ QUANG XE
50 BÀI TỐN ƠN THI THPT QUỐC GIA
x
2
∞
h'(x)
+
2
0
0
0
+
4
h(x)
+ ∞
0
4
0
∞
∞
Từ bảng biến thiên, ta thấy
Đường thẳng y a 0 cắt đồ thị hàm số y h( x) tại 2 điểm
Đường thẳng y b 0; 4 cắt đồ thị hàm số y h( x ) tại 4 điểm.
Đường thẳng y c 4 cắt đồ thị hàm số y h( x) tại 0 điểm.
Như vậy, phương trình g ( x ) 0 có tất cả 7 nghiệm đơn phân biệt.
3
2
Vậy hàm số g ( x) f x 3x có 7 cực trị
Câu 46.11: Cho hàm số y f x có bảng biến thiên như sau
Tìm số điểm cực trị của hàm số g x f 3 x .
A. 2 .
B. 3 .
C. 5 .
D. 6 .
Lời giải
Chọn B
Ta có g x f 3 x .
3 x 0
theo BBT
g x 0 f 3 x 0
3 x 2
x 3
x 1 .
g x không xác định 3 x 1 x 2.
Bảng biến thiên
Vậy hàm số g x f 3 x có 3 điểm cực trị.
Trang 14
GV: LÊ QUANG XE
50 BÀI TỐN ƠN THI THPT QUỐC GIA
Câu 46.12: Cho hàm số y f x có đạo hàm liên tục trên . Đồ thị hàm số y f x như hình vẽ sau.
Số điểm cực trị của hàm số y f x 2 x là:
A. 4 .
C. 3 .
B. 1 .
D. 2 .
Lời giải
Chọn B
x 1
Đặt g x f x 2 x suy ra g x 0 f x 2 0 f x 2
.
x x0 1
Dựa vào đồ thị ta có: Trên ; 1 thì f x 2 f x 2 0 .
Trên 1; x0 thì f x 2 f x 2 0 .
Trên x0 ; thì f x 2 f x 2 0 .
Vậy hàm số g x f x 2 x có 1 cực trị.
Câu 46.13: Cho hàm số y f x có đạo hàm trên . Đồ thị hàm số y f x như hình vẽ bên dưới.
Hỏi đồ thị hàm số g x f x 3x có bao nhiểu điểm cực trị ?
A. 2 .
B. 3 .
C. 4 .
D. 7 .
Lời giải
Chọn B
Trang 15
GV: LÊ QUANG XE
50 BÀI TỐN ƠN THI THPT QUỐC GIA
Ta có g x f x 3; g x 0 f x 3.
Suy ra số nghiệm của phương trình g x 0 chính là số giao điểm giữa đồ thị của hàm số
f x và đường thẳng y 3.
x 1
x 0
g
x
0
. Ta thấy x 1, x 0, x 1 là các nghiệm đơn
Dựa vào đồ thị ta suy ra
x 1
x 2
và x 2 là nghiệm kép nên đồ thị hàm số g x f x 3x có 3 điểm cực trị
Câu 46.14: Cho hàm số y f ( x ) có đạo hàm trên . Đồ thị của hàm số y f '( x) như hình vẽ.
y
2
-1
O
1
3 x
-2
Tìm số điểm cực trị của hàm số g ( x) 2 f ( x) x 2 2 x 2017 .
A. 2 .
B. 3 .
C. 4 .
D. 7 .
Lời giải
Chọn B
Ta có g '( x) 2 f '( x) 2 x 2 2 f '( x) ( x 1) .
Dựa vào hình vẽ ta thấy đường thẳng y x 1 cắt đồ thị hàm số y f '( x) tại 3 điểm: ( 1; 2), (1;0), (3;2).
Trang 16
GV: LÊ QUANG XE
50 BÀI TỐN ƠN THI THPT QUỐC GIA
y
2
-1
O
1
3 x
-2
Dựa vào đồ thị ta có
x 1
g '( x) 0 2 f '( x) ( x 1) 0 x 1 đều là các nghiệm đơn
x 3
Vậy hàm số y g ( x) có 3 điểm cực trị.
Câu 46.15: Cho hàm số y f x có đạo hàm trên . Đồ thị hàm số y f x như hình vẽ bên dưới.
2
Hàm số g x 2 f x x đạt cực tiểu tại điểm
A. x 1.
B. x 0.
C. x 1.
D. x 2.
Lời giải
Chọn B
Ta có g x 2 f x 2 x; g x 0 f x x.
Suy ra số nghiệm của phương trình g x 0 chính là số giao điểm giữa đồ thị của hàm số
f x và đường thẳng y x.
x 1
x 0
.
Dựa vào đồ thị ta suy ra g x 0
x 1
x 2
Bảng biến thiên
Trang 17
GV: LÊ QUANG XE
50 BÀI TỐN ƠN THI THPT QUỐC GIA
Dựa vào bảng biến thiên ta thấy g x đạt cực tiểu tại x 0.
Câu 46.16: Cho hàm số y f x có đạo hàm trên . Đồ thị hàm số y f x như hình vẽ bên dưới.
Hàm số g x f x
A. x 1 .
x3
x 2 x 2 đạt cực đại tại.
3
B. x 0 .
C. x 1 .
D. x 2 .
Lời giải
Chọn C
2
Ta có g x f x x 2 2 x 1; g x 0 f x x 1 .
Suy ra số nghiệm của phương trình g x 0 chính là số giao điểm giữa đồ thị của hàm số
2
f x và parapol P : y x 1 .
x 0
Dựa vào đồ thị ta suy ra g x 0 x 1 .
x 2
Bảng biến thiên
Dựa vào bảng biến thiên ta thấy g x đạt cực đại tại x 1.
Trang 18
GV: LÊ QUANG XE
50 BÀI TỐN ƠN THI THPT QUỐC GIA
Câu 46.17: Cho hàm số y f x . Đồ thị hàm số y f x như hình vẽ bên.
Lời giải
3
Số điểm cực trị của hàm số g x 3 f x x 15 x 1 là
A. 2 .
B. 1 .
C. 3 .
D. 4 .
Lời giải
Chọn B
2
2
Ta có g x 3 f x 3 x 15; g x 0 f x 5 x .
Đồ thị hàm số f x cắt đồ thị hàm số y 5 x 2 tại hai điểm A 0;5 , B 2;1 .
Trong đó x 0 là nghiệm bội bậc 2; x 2 là nghiệm đơn.
Vậy hàm số có một điểm cực trị
2
Câu 46.18:Cho hàm số y f x có đồ thị như hình bên dưới. Hàm số g x f x 3 x có bao nhiêu điểm
cực trị?
A. 3.
B. 4.
C. 5.
D. 6.
Lời giải
Trang 19
GV: LÊ QUANG XE
50 BÀI TỐN ƠN THI THPT QUỐC GIA
Chọn C
Từ đồ thị ta có bảng biến thiên của hàm số y f x như sau
x
0
2
f x
0
0
2
f x
2
2
2
Ta có g x f x 3 x g x 2 x 3 . f x 3x
3
x
3
2
x 2
2 x 3 0
3 17
x 2 3x 2 x
Cho g x 0
2
2
f x 3 x 0
2
x
3
x
0
x 0
x 3
Như vậy phương trình g x 0 có tất cả 5 nghiệm đơn phân biệt.
2
Vậy hàm số g x f x 3x có 5 cực trị.
2
Câu 46.19:Cho hàm số y f x có đồ thị như hình bên dưới. Hàm số y f x có bao nhiêu điểm cực
trị?
A. 3 .
C. 5 .
B. 2 .
D. 4 .
Lời giải
Chọn A
Gọi x a , với 1 a 4 là điểm cực tiểu của hàm số y f x
Từ đồ thị ta có bảng biến thiên của hàm số y f x như sau
x
0
a
Trang 20