CÁC DẠNG TOÁN LIÊN QUAN đến KHẢO sát hàm số

CÁC DẠNG TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN
KHẢO SÁT HÀM SỐ
Dạng 1: CÁC BÀI TOÁN VỀ TIẾP XÚC
Cho hàm số
( )
xfy
=
,đồ thị là (C). Có ba loại phương trình tiếp tuyến như sau:
Loại 1: Tiếp tuyến của hàm số tại điểm
( ) ( )
0 0
;M x y C∈
.
− Tính đạo hàm và giá trị
( )
0
'f x
.
− Phương trình tiếp tuyến có dạng:
( ) ( )
0 0 0
'y f x x x y= − +
.
Chú ý: Tiếp tuyến tại điểm
( ) ( )
0 0
;M x y C∈
có hệ số góc
( )
0
'k f x=

.
Loại 2: Biết hệ số góc của tiếp tuyến là
k
.
− Giải phương trình:
( )
'f x k=
, tìm nghiệm
0 0
x y⇒
.
− Phương trình tiếp tuyến dạng:
( )
0 0
y k x x y= − +
.
Chú ý: Cho đường thẳng
: 0Ax By C∆ + + =
, khi đó:
− Nếu
( )
// :d d y ax b∆ ⇒ = +
⇒ hệ số góc k = a.
− Nếu
( )
:d d y ax b⊥ ∆ ⇒ = +
⇒ hệ số góc
1
k
a

= −
.
Loại 3: Tiếp tuyến của (C) đi qua điểm
( ) ( )
;
A A
A x y C∉
.
− Gọi d là đường thẳng qua A và có hệ số góc là k, khi đó
( ) ( )
:
A A
d y k x x y= − +
− Điều kiện tiếp xúc của
( ) ( )
à d v C
là hệ phương trình sau phải có nghiệm:
( ) ( )
( )
'
A A
f x k x x y
f x k

= − +


=



Tổng quát: Cho hai đường cong
( ) ( )
:C y f x=
và
( ) ( )
' :C y g x=
. Điều kiện để hai đường cong tiếp xúc với
nhau là hệ sau có nghiệm.
( ) ( )
( ) ( )
' '
f x g x
f x g x

=


=


.
1. Cho hàm số y = x
3
+ mx
2
+ 1 có đồ thị (C
m
). Tìm m để (C
m
) cắt d: y = – x + 1 tại ba điểm phân biệt A(0;1),

B, C sao cho các tiếp tuyến của (C
m
) tại B và C vuông góc với nhau.
Lời giải:
Phương trình hoành độ giao điểm của d và (C
m
) là: x
3
+ mx
2
+ 1 = – x + 1
⇔
x(x
2
+ mx + 1) = 0 (*)
Đặt g(x) = x
2
+ mx + 1 . d cắt (C
m
) tại ba điểm phân biệt
⇔
g(x) = 0 có hai nghiệm phân biệt khác 0.
( )
2
4 0
2
2
0 1 0
g m
m

m
g

∆ = − >
>


⇔ ⇔


< −
= ≠



.
Vì x
B
, x
C
là nghiệm của g(x) = 0
1
B C
B C
S x x m
P x x
= + = −

⇒


= =

.
Tiếp tuyến của (C
m
) tại B và C vuông góc với nhau nên ta có:
( )
( )
1
C B
f x f x
′ ′
= −
( )
( )
3 2 3 2 1
B C B C
x x x m x m⇔ + + = −

( )
2
9 6 4 1
B C B C B C
x x x x m x x m
 
⇔ + + + = −
 

( )
2

1 9 6 4 1m m m
 
⇔ + − + = −
 

2
2 10m⇔ =
5m⇔ = ±
(nhận so với điều kiện)
1
2. Cho hàm số
2
1x
y
x
+
=
. Tìm tập hợp các điểm trên mặt phẳng tọa độ để từ đó có thể kẻ đến (C) hai tiếp
tuyến vuông góc.
Lời giải:
Gọi M(x
0
;y
0
). Phương trình đường thẳng d qua M có hệ số góc k là y = k(x – x
0
) + y
0
.
Phương trình hoành độ giao điểm của (C) và d:

( )
( )
2
0 0
1
, 0
x
k x x y kx
x
+
= − + ≠
( )
( )
( )
2
0 0
1 1 0 *k x y kx x⇔ − − − + =
d tiếp xúc với (C):
( )
( )
2
0 0
1
4 1 0
k
y kx k
≠


⇔


∆ = − − − =


( )
( )
2 2 2
0 0 0 0
0 0
1
2 2 4 0 I
k
x k x y k y
y kx
≠


⇔ + − + − =


≠

Từ M vẽ hai tiếp tuyến đến (C) vuông góc với nhau khi (1) có hai nghiệm phân biệt thỏa mãn:
1 2
1 2
, 1
1
k k
k k
≠



= −


( )
0
2
0
2
0
2
0 0
0
4
1
0
x
y
x
y x

≠


−

⇔ = −




− ≠


0
2 2
0 0
0 0
0
4
x
x y
y x
≠


⇔ + =


≠

.
Vậy tập hợp các điểm thỏa mãn yêu cầu bài toán là một đường tròn:
2 2
4x y+ =
loại bỏ bốn giao điểm của
đường tròn với hai đường tiệm cận.
3. Cho hàm số
2
1

x
y
x
=
+
. (ĐH Khối−D 2007)
a. Khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị của hàm số đã cho.
b. Tìm tọa độ điểm M thuộc (C), biết tiếp tuyến của (C) tại M cắt Ox, Oy tại A, B và diện tích tam giác OAB
bằng
1
4
ĐS:
1
; 2
2
M
 
− −
 ÷
 
và
( )
1;1M
.
4. Cho hàm số
2
1
2
x x
y

x
+ −
=
+
. (ĐH Khối−B 2006)
a Khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị (C) của hàm số đã cho.
b. Viết phương trình tiếp tuyến với đồ thị (C) biết tiếp tuyến đó vuông góc với tiệm cận xiên.
ĐS: b.
2 2 5y x= − ± −
.
5. Gọi (C
m
) là đồ thị của hàm số:
3 2
1 1
3 2 3
m
y x x= − +
(*) (m là tham số). (ĐH Khối−D 2005)
a. Khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị của hàm số (*) khi m=2.
b. Gọi M là điểm thuộc (C
m
) có hoành độ bằng −1. Tìm m để tiếp tuyến của (C
m
) tại M song song với
đường thẳng
5 0x y− =
ĐS: m=4.
6. Cho hàm số y = 4x
3

– 6x
2
+ 1 (1) (ĐH Khối−B 2008)
a. Khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị của hàm số (1).
b. Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số (1), biết rằng tiếp tuyến đó đi qua điểm M(–1;–9).
Lời giải:
a. D=R, y’ = 12x
2
– 12x; y’ = 0 ⇔ x = 0 hay x = 1.
BBT :
2
CĐ
CT
f(x)=4x^3-6x^2+1
-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 1
-6
-4
-2
2
x
y
32
461
yxx
=−+
b. Tiếp tuyến qua M(−1;−9) có dạng y = k(x + 1) – 9.
Phương trình hoành độ tiếp điểm qua M có dạng :
4x
3
– 6x

2
+ 1 = (12x
2
– 12x)(x + 1) – 9.
⇔ 4x
3
– 6x
2
+ 10 = (12x
2
– 12x)(x + 1) ⇔ 2x
3
– 3x
2
+ 5 = 6(x
2
– x)(x + 1).
⇔ x = –1 hay 2x
2
– 5x + 5 = 6x
2
– 6x ⇔ x = –1 hay 4x
2
– x – 5 = 0.
⇔ x = –1 hay x =
5
4
; y’(−1) = 24;
5 15
'

4 4
y
 
=
 ÷
 
.
Vậy phương trình các tiếp tuyến qua M là: y = 24x + 15 hay y =
15
4
x
21
4
−
.
Dạng 2: CÁC BÀI TOÁN VỀ CỰC TRỊ
Cho hàm sô
( )
xfy
=
,đồ thị là (C). Các vấn đề về cực trị cần nhớ:
− Nghiệm của phương trình
( )
' 0f x =
là hoành độ của điểm cực trị.
− Nếu
( )
( )
0
0

' 0
'' 0
f x
f x

=


<


thì hàm số đạt cực đại tại
0
x x=
.
− Nếu
( )
( )
0
0
' 0
'' 0
f x
f x

=


>



thì hàm số đạt cực tiểu tại
0
x x=
.
Một số dạng bài tập về cực trị thường gặp
− Để hàm số
( )
y f x=
có 2 cực trị
'
0
0
y
a ≠


⇔

∆ >


.
− Để hàm số
( )
y f x=
có hai cực trị nằm về 2 phía đối với trục hoành
. 0
CĐ CT
y y⇔ <

.
− Để hàm số
( )
y f x=
có hai cực trị nằm về 2 phía đối với trục tung
. 0
CĐ CT
x x⇔ <
.
− Để hàm số
( )
y f x=
có hai cực trị nằm phía trên trục hoành
0
. 0
CĐ CT
CĐ CT
y y
y y
+ >

⇔

>

.
− Để hàm số
( )
y f x=
có hai cực trị nằm phía dưới trục hoành

0
. 0
CĐ CT
CĐ CT
y y
y y
+ <

⇔

>

.
− Để hàm số
( )
y f x=
có cực trị tiếp xúc với trục hoành
. 0
CĐ CT
y y⇔ =
.
Cách viết phương trình đường thẳng đi qua hai điểm cực trị.
Dạng 1: hàm số
3 2
y ax bx cx d= + + +
Lấy y chia cho y’, được thương là q(x) và dư là r(x). Khi đó y = r(x) là đường thẳng đi qua 2 điểm cực trị.
Dạng 2: Hàm số
2
ax bx c
y

dx e
+ +
=
+
x
−∞ 0 1 +∞
y'
+ 0 − 0 +
y
1 +∞
−∞ −1
3
Đường thẳng qua hai điểm cực trị có dạng
( )
( )
2
'
2
'
ax bx c
a b
y x
dx e d d
+ +
= = +
+
1. Cho hàm số
( )
2 2
2 1 4

2
x m x m m
y
x
+ + + +
=
+
(1). (ĐH Khối−A năm 2007)
a. Khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị của đồ thị hàm (1) số khi m=−1.
b. Tìm m để hàm số (1) có cực đại và cực tiểu, đồng thời các điểm cực trị của đồ thị cùng với gốc tọa độ
O tạo thành tam giác vuông tại O.
ĐS:
4 2 6m = − ±
.
2. Cho hàm số
( )
3 2 2 2
3 3 1 3 1y x x m x m= − − + − − −
(1), m là tham số. (ĐH Khối−B năm 2007)
a. Khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị của đồ thị hàm (1) số khi m=1.
b. Tìm m để hàm số (1) có cực đại, cực tiểu và các điểm cực trị của đồ thị hàm số (1) cách đều gốc tọa
độ.
ĐS : b
1
2
m = ±
.
3. Cho hàm số
( )
4 2 2

9 10y mx m x= + − +
(1) (m là tham số).
a. Khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị của đồ thị hàm số khi m=1.
b. Tìm m để đồ thị hàm số (1) có ba điểm cực trị. (ĐH Khối−B năm 2002)
a.
f(x)=x^4-8x^2+10
-30 -25 -20 -15 -10 -5 5
-20
-15
-10
-5
5
10
x
y
b. ĐS :
3
0 3
m
m
< −


< <

4. Gọi (C
m
) là đồ thị của hàm số
( )
2

1 1
1
x m x m
y
x
+ + + +
=
+
(*) (m là tham số)
a. Khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị của đồ thị hàm số khi m=1.
b. Chứng minh rằng với m bất kỳ, đồ thị (C
m
) luôn có hai điểm cực đại, cực tiểu và khoảng cách giữa
hai điểm đó bằng
20
.
4
a.
f(x)=x+1+1/(x+1)
f(x)=x+1
x(t )=-1 , y(t )=t
-16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 2
-10
-8
-6
-4
-2
2
4
x

y
b. CĐ(−2;m−3), CT(0;m+1)⇒
20MN = =L
Dạng 3: CÁC BÀI TOÁN VỀ ĐỒNG BIẾN − NGHỊCH BIẾN
Cho hàm sô
( )
xfy
=
có tập xác định là miền D.
− f(x) đồng biến trên D
( )
Dxxf
∈∀≥⇔
,0'
.
− f(x) nghịch biến trên D
( )
Dxxf
∈∀≤⇔
,0'
.
(chỉ xét trường hợp f(x) = 0 tại một số hữu hạn điểm trên miền D)
Thường dùng các kiến thức về xét dấu tam thức bậc hai:
( )
2
f x ax bx c= + +
.
1. Nếu
0∆ <
thì f(x) luôn cùng dấu với a.

2. Nếu
0∆ =
thì f(x) có nghiệm
2
b
x
a
= −
và f(x) luôn cùng dấu với a khi
2
b
x
a
≠ −
.
3. Nếu
0∆ >
thì f(x) có hai nghiệm, trong khoảng 2 nghiệm f(x) trái dấu với a, ngoài khoảng 2 nghiệm f(x) cùng
dấu với a.
So sánh nghiệm của tam thức với số 0
*
1 2
0
0 0
0
x x P
S
∆ >



< < ⇔ >


<

*
1 2
0
0 0
0
x x P
S
∆ >


< < ⇔ >


>

*
1 2
0 0x x P< < ⇔ <
Dạng 4: CÁC BÀI TOÁN VỀ GIAO ĐIỂM CỦA 2 ĐƯỜNG CONG
Quan hệ giữa số nghiệm và số giao điểm
Cho hai hàm số y=f(x) có đồ thị (C
1
) và y=g(x) có đồ thị (C
2
). Khảo sát sự tương giao giữa hai đồ thị

(C
1
) và (C
2
) tương đơưng với khảo sát số nghiệm của phương trình: f(x) = g(x) (1). Số giao điểm của (C
1
) và
(C
2
) đúng bằng số nghiệm của phương trình hoành độ giao điểm (1).
(1) vô nghiệm ⇔ (C
1
) và (C
2
) không có điểm chung.
(1) có n nghiệm ⇔ (C
1
) và (C
2
) có n điểm chung.
(1) có nghiệm đơn x
1
⇔ (C
1
) và (C
2
) cắt nhau tại N(x
1
;y
1

).
(1) có nghiệm kép x
0
⇔ (C
1
) tiếp xúc (C
2
) tại M(x
0
;y
0
).
5