
Anonymous
0
0
Sách bài tập Toán 12 Bài 1 (Cánh diều): Tính đơn điệu của hàm số
- asked 4 months agoVotes
0Answers
0Views
Giải SBT Toán 12 Bài 1: Tính đơn điệu của hàm số - Cánh diều
Bài 1 trang 10 SBT Toán 12 Tập 1: Cho hàm số y = f(x) có bảng xét dấu của đạo hàm f'(x) như sau:
Hàm số đã cho nghịch biến trên khoảng nào dưới đây?
A. (−∞; 0).
B. (2; +∞).
C. (−∞; 2).
D. (0; 2).
Lời giải:
Đáp án đúng là: A
Căn cứ vào bảng xét dấu của hàm số, ta có:
Hàm số nghịch biến trên các khoảng (−∞; 0) và (1; 2).
Bài 2 trang 10 SBT Toán 12 Tập 1: Cho hàm số y = f(x) có bảng biến thiên như sau:
Hàm số đã cho đồng biến trên khoảng nào dưới đây?
A. (−2; 0).
B. (4; +∞).
C. (−∞; 0).
D. (−2; −1).
Lời giải:
Đáp án đúng là: D
Căn cứ vào bảng biến thiên của hàm số, ta có:
Hàm số đồng biến trên các khoảng (−2; −1) và (−1; 0).
Bài 3 trang 10 SBT Toán 12 Tập 1: Cho hàm số y = f(x) có đạo hàm f'(x)= −x(2x – 5), ∀x ∈ ℝ. Khẳng định nào dưới đây đúng?
A. f(−2) < f(−1).
B. f(0) > f(2).
C. f(3) > f(5).
D. f(3) > f(2).
Lời giải:
Đáp án đúng là: C
Theo đề, ta có: f'(x) = −x(2x – 5) với ∀x ∈ ℝ.
f'(x) = 0 ⇔ −x(2x – 5) = 0 ⇔ x = 0 hoặc x = .
Bảng biến thiên của hàm số:
Căn cứ vào bảng biến thiên, ta có:
Hàm số đồng biến trên khoảng ;
Hàm số nghịch biến trên khoảng (−∞; 0) và .
Xét các đáp án:
Có −2, −1 ∈ (−∞; 0) và −2 < −1 nên f(−2) > f(−1) ⇒ A sai.
Có 2 ∈ và 0 < 2 nên f(0) < f(2) ⇒ B sai.
Có 3, 5 ∈ và 3 < 5 nên f(3) > f(5) ⇒ C đúng.
Có 2, 3 thuộc hai khoảng khác nhau nên ta chưa thể đánh giá được ⇒ D sai.
Bài 4 trang 11 SBT Toán 12 Tập 1: Cho hàm số y = −x3 + 3x2 − 4. Mệnh đề nào dưới đây là đúng?
A. Hàm số đồng biến trên khoảng (0; 2).
B. Hàm số nghịch biến trên khoảng (−∞; 2).
C. Hàm số đồng biến trên khoảng (0; +∞).
D. Hàm số nghịch biến trên khoảng (0; 2).
Lời giải:
Đáp án đúng là: A
Ta có: y = −x3 + 3x2 − 4 ⇒y' = −3x2 + 6x.
y' = 0 ⇔ −3x2 + 6x = 0 ⇔ x = 0 hoặc x = 2.
Bảng biến thiên của hàm số:
Căn cứ vào bảng biến thiên, ta có:
Hàm số đồng biến trên khoảng (0; 2);
Hàm số nghịch biến trên các khoảng (−∞; 0) và (2; +∞).
Bài 5 trang 11 SBT Toán 12 Tập 1: Cho hàm số . Mệnh đề nào dưới đây là đúng?
A. Hàm số đồng biến trên khoảng (−∞; 1) và (1; +∞).
B. Hàm số nghịch biến trên ℝ.
C. Hàm số đồng biến trên ℝ.
D. Hàm số nghịch biến trên khoảng (−∞; 1) và (1; +∞).
Lời giải:
Đáp án đúng là: D
Tập xác định: D = ℝ\{1}.
Ta có: ⇒ .
Suy ra y' < 0 với ∀ x ∈ D.
Vậy hàm số nghịch biến trên các khoảng (−∞; 1) và (1; +∞).
Bài 6 trang 11 SBT Toán 12 Tập 1: Trong các hàm số sau, hàm số đồng biến trên ℝ là:
A. y = x − .
B. y = 2x3 − x2 + 5x + 1.
C. y = x4 + 2x2 − 3.
D. y = 2x2 + 3.
Lời giải:
Đáp án đúng là: B
Xét các đáp án, ta thấy:
Đáp án A hàm số y = x − có tập xác định D = ℝ\{0} nên hàm không thể đồng biến trên ℝ.
⇒ A sai.
Đáp án B hàm số y = 2x3 − x2 + 5x + 1 có tập xác định D = ℝ.
Xét đạo hàm có y' = 6x2 – 2x + 5 = 6 + > 0 ∀ x ∈ ℝ.
Vậy hàm số đồng biến trên ℝ ⇒ B đúng.
Đáp án C hàm số y = x4 + 2x2 − 3 có tập xác định D = ℝ.
Xét đạo hàm số có y'= 4x3 + 4x. Cho y'= 0 suy ra phương trình có nghiệm x = 0.
Vậy hàm số không thể đồng biến trên ℝ ⇒ C sai.
Đáp án D hàm số y = 2x2 + 3 có tập xác định D = ℝ.
Xét đạo hàm có y'= 4x. Cho y'= 0 suy ra phương trình có nghiệm x = 0.
Vậy hàm số không thể đồng biến trên ℝ⇒ D sai.
Bài 7 trang 11 SBT Toán 12 Tập 1: Cho hàm số y = f(x) liên tục trên ℝ và có đồ thị như Hình 4. Hàm số đã cho nghịch biến trên khoảng nào dưới đây?
A. (−∞; 0).
B. (3; +∞).
C. (−1; 1).
D. (−∞; −1).
Lời giải:
Đáp án đúng là: D
Dựa vào đồ thị, ta thấy:
Hàm số đồng biến trên các khoảng (−1; 1) và (3; +∞).
Hàm số nghịch biến trên các khoảng (−∞; −1) và (1; 3).
Bài 8 trang 11 SBT Toán 12 Tập 1: Cho hàm số y = f(x) có đạo hàm trên ℝ và bảng xét dấu của đạo hàm như sau:
Số điểm cực trị của hàm số đã cho là:
A. 0.
B. 1.
C. 2.
D. 3.
Lời giải:
Đáp án đúng là: C
Căn cứ vào bảng xét dấu, ta thấy: y' = 0 tại 3 điểm x = −2; x = 1; x = 3. Tuy nhiên qua x = 1 thì y' không đổi dấu.
Vậy hàm số có 2 cực trị.
Bài 9 trang 12 SBT Toán 12 Tập 1: Cho hàm số y = f(x) có bảng biến thiên như sau:
Điểm cực đại của hàm số đã cho là:
A. −1.
B. 3.
C. 2.
D. 0.
Lời giải:
Đáp án đúng là: A
Từ bảng biến thiên, ta thấy hàm số đạt cực đại bằng 3 tại điểm x = −1.
Bài 10 trang 12 SBT Toán 12 Tập 1: Cho hàm số y = f(x) có bảng biến thiên như sau:
Mệnh đề nào dưới đây đúng?
A. Hàm số đạt cực tiểu tại x = −5.
B. Hàm số có giá trị cực đại bằng 0.
C. Hàm số đạt cực tiểu tại x = 2.
D. Hàm số đạt cực đại tại x = 4.
Lời giải:
Đáp án đúng là: C
Từ bảng biến thiên, ta có:
Hàm số đạt cực đại y = 4 tại x = 0.
Hàm số đạt cực tiểu y = −5 tại x = 2.
Bài 11 trang 12 SBT Toán 12 Tập 1: Cho hàm số f(x) có đạo hàm f'(x) = x2(x2 – 1)2(x – 2), ∀x ∈ ℝ. Số điểm cực trị của hàm số đã cho là:
A. 1.
B. 2.
C. 3.
D. 4.
Lời giải:
Đáp án đúng là: A
Ta có: f'(x) = x2(x2 – 1)2(x – 2).
f'(x) = 0 ⇔ x2(x2 – 1)2(x – 2) = 0
⇔ x2(x − 1)2(x + 1)2(x – 2) = 0
⇔ x = 0 hoặc x = 1 hoặc x = −1 hoặc x = 2.
Tuy nhiên x = 0, x = 1, x = −1 là các nghiệm kép nên hàm số chỉ có 1 cực trị tại x = 2.
Bài 12 trang 12 SBT Toán 12 Tập 1: Cho hàm số y = 2x3 + 3x + 2. Kết luận nào sau đây đúng?
A. Hàm số có 3 cực trị.
B. Hàm số có 2 cực trị.
C. Hàm số có 1 cực trị.
D. Hàm số không có cực trị.
Lời giải:
Đáp án đúng là: D
Tập xác định: D = ℝ.
Ta có: y = 2x3 + 3x + 2 ⇒y' = 6x2 + 3.
Nhận thấy y' > 0 với ∀x ∈ ℝ.
Vậy hàm số không có cực trị.
Bài 13 trang 12 SBT Toán 12 Tập 1: Hàm số y = x3 – 3x2 – 9x – 3 đạt cực tiểu tại điểm:
A. −1.
B. 3.
C. 2.
D. −30.
Lời giải:
Đáp án đúng là: B
Tập xác định: D = ℝ.
Ta có: y = x3 – 3x2 – 9x – 3 ⇒ y' = 3x2 – 6x – 9.
y' = 0 khi x = 3 hoặc x = −1.
Ta có bảng biến thiên:
Vậy hàm số đạt cực tiểu tại điểm x = 3.
Bài 14 trang 12 SBT Toán 12 Tập 1: Cho hàm số y = f(x) liên tục trên ℝ và có đồ thị như Hình 5. Số điểm cực trị của hàm số đã cho là:
A. 2.
B. 4.
C. 1.
D. 3.
Lời giải:
Đáp án đúng là: B
Quan sát đồ thị, ta thấy hàm số có 4 điểm cực trị.
Bài 15 trang 13 SBT Toán 12 Tập 1: Cho hàm số y = f(x) liên tục trên ℝ và có đồ thị như Hình 6. Giá trị cực tiểu của hàm số đã cho là:
A. 2.
B. 1.
C. −1.
D. 0.
Lời giải:
Đáp án đúng là: D
Quan sát đồ thị, ta thấy:
Giá trị cực tiểu của hàm số bằng 0 khi x = −1 và x = 3.
Giá trị cực đại của hàm số bằng 2 khi x = 1.
Bài 16 trang 13 SBT Toán 12 Tập 1: Cho hàm số y = f(x) có đạo hàm trên ℝ và đồ thị hàm số y = f'(x) như Hình 7. Số điểm cực trị của hàm số y = f(x) là:
A. 4.
B. 3.
C. 2.
D. 1.
Lời giải:
Đáp án đúng là: D
Đồ thị trên là của hàm y = f'(x), nên ta có bảng biến thiên của hàm số y = f(x) như sau:
Vậy hàm số có 1 cực trị.
Bài 17 trang 13 SBT Toán 12 Tập 1: Cho hàm số y = x3 – 3x + 2.
a) y' = 3x2 – 3. |
|
|
b) y' = 0 khi x = −1, x = 1. |
|
|
c) y' > 0 khi x ∈ (−1; 1) và y' < 0 khi x ∈ (−∞; −1) ∪ (1; +∞). |
|
|
d) Giá trị cực đại của hàm số là fCĐ = 0. |
|
|
Lời giải:
a) Đ |
b) Đ |
c) S |
d) S |
Tập xác định: D = ℝ.
Ta có: y = x3 – 3x + 2 ⇒y' = 3x2 – 3.
y' = 0 ⇔ 3x2 – 3 = 0 ⇔ x = ±1.
Ta có bảng biến thiên như sau:
y' > 0 khi x ∈ (−∞; −1) và (1; +∞).
y' < 0 khi x ∈ (−1; 1).
Giá trị cực đại của hàm số là fCĐ = 4 khi x = −1.
Giá trị cực tiểu của hàm số là fCT = 0 khi x = 1.
Bài 18 trang 13 SBT Toán 12 Tập 1: Cho hàm số y = f(x) có đạo hàm trên ℝ và đồ thị hàm số của y = f'(x) như Hình 8.
a) f'(x) = 0 khi x = 0, x = 1, x = 3. |
|
|
b) Hàm số y = f(x) đồng biến trên khoảng (−∞; 0). |
|
|
c) f'(x) > 0 khi x ∈ (0; 3). |
|
|
d) Hàm số y = f(x) đồng biến trên (0; 3). |
|
|
Lời giải:
a) Đ |
b) S |
c) S |
d) Đ |
Quan sát đồ thị hàm số y = f'(x), ta thấy f'(x) = 0 khi x = 0, x = 1, x = 3.
Ta có bảng biến thiên của hàm số y = f(x) như sau:
Tại x = 1, f'(x) = 0 nên f'(x) > 0 trên các khoảng (0; 1) và (1; 3).
Hàm số nghịch biến trên các khoảng (−∞; 0) và (3; +∞).
Hàm số đồng biến trên khoảng (0; 3).
Bài 19 trang 14 SBT Toán 12 Tập 1: Tìm các khoảng đơn điệu của mỗi hàm số sau:
a) y = -x3 + x2 + 3x – 1;
b) y = x3 – 3x2 + 3x – 1;
c) y = x4 + x2 – 2;
d) y = −x4 + 2x2 – 1;
e) ;
g) .
Lời giải:
a) y = -x3 + x2 + 3x – 1
Tập xác định: D = ℝ.
Ta có: y' = −x2 + 2x + 3.
y' = 0 ⇔ −x2 + 2x + 3 = 0 ⇔ x = 3 hoặc x = −1.
Ta có bảng xét dấu như sau:
Hàm số đồng biến trên khoảng (−1; 3).
Hàm số nghịch biến trên các khoảng (−∞; −1) và (3; +∞).
b) y = x3 – 3x2 + 3x – 1
Tập xác định: D = ℝ.
Ta có: y' = 3x2 – 6x + 3 = 3(x – 1)2 ≥ 0, ∀x ∈ ℝ.
Vậy hàm số đồng biến trên ℝ.
c) y = x4 + x2 – 2
Tập xác định: D = ℝ.
Ta có: y' = 4x3 + 2x = 2x(2x2 + 1);y' = 0 khi x = 0.
Ta có bảng biến thiên:
Vậy hàm số đồng biến trên khoảng (0; +∞) và nghịch biến trên khoảng (−∞; 0).
d) y = −x4 + 2x2 – 1
Tập xác định: D = ℝ.
Ta có: y' = −4x3 + 4x = 4x.(−x2 + 1).
y' = 0 khi x = 0 hoặc x = ±1.
Ta có bảng biến thiên như sau:
Vậy hàm số đồng biến trên các khoảng (−∞; −1) và (0; 1).
Hàm số nghịch biến trên các khoảng (−1; 0) và (1; +∞).
e)
Tập xác định: D = ℝ\{4}.
Ta có < 0, ∀x ∈ D.
Vậy hàm số nghịch biến trên các khoảng (−∞; 4) và (4; +∞).
g)
Tập xác định: D = ℝ\{−2}.
Ta có: .
y' = 0 khi x = 0 hoặc x = −4.
Ta có bảng biến thiên:
Vậy hàm số đồng biến trên các khoảng (−∞; −4) và (0; +∞).
Hàm số nghịch biến trên các khoảng (−4; −2) và (−2; 0).
Bài 20 trang 14 SBT Toán 12 Tập 1: Tìm điểm cực trị của mỗi hàm số sau:
a) y = x3 – 12x + 8;
b) y = 2x4 – 4x2 – 1;
c) ;
d) y = −x + 1 − .
Lời giải:
a) y = x3 – 12x + 8
Tập xác định: D = ℝ.
Ta có: y' = 3x2 – 12.
y' = 0 khi x = ± 2.
Ta có bảng biến thiên:
Vậy hàm số có điểm cực đại x = −2, điểm cực tiểu x = 2.
b) y = 2x4 – 4x2 – 1
Tập xác định: D = ℝ.
Ta có y' = 8x3 – 8x.
y' = 0 khi x = 0 hoặc x = ±1.
Ta có bảng biến thiên sau:
Hàm đạt cực đại tại điểm x = 0; hàm đạt cực tiểu tại điểm x = −1 và x = 1.
c)
Tập xác định: D = ℝ\ {−1}.
Ta có: = .
y' = 0 khi x = 0 hoặc x = −2.
Ta có bảng biến thiên:
Hàm số đạt cực đại x = −2 và hàm số đạt cực tiểu tại x = 0.
d) y = −x + 1 −
Tập xác định: D = ℝ\{2}.
Ta có: .
y' = 0 khi x = 5 hoặc x = −1.
Ta có bảng biến thiên:
Vậy hàm số đạt cực đại tại x = 5 và đạt cực tiểu tại x = −1.
Bài 21 trang 14 SBT Toán 12 Tập 1: Dùng đạo hàm của hàm số, hãy giải thích:
a) Hàm số y = ax đồng biến trên ℝ khi a > 1, nghịch biến trên ℝ khi 0 < a < 1.
b) Hàm số y = loga x đồng biến trên khoảng (0; +∞) khi a > 1, nghịch biến trên khoảng (0; +∞) khi 0 < a < 1.
Lời giải:
a)
Tập xác định: D = ℝ.
Ta có: y = ax ⇒y' = ax.lna.
Với a > 1 thì lna > 0 nên y' > 0 với mọi x ∈ ℝ. Vậy a > 1 thì hàm số y = ax đồng biến trên ℝ.
Với 0 < a < 1 thì lna < 0 nên y' < 0 với mọi x ∈ ℝ. Vậy 0 < a < 1 thì hàm số y = ax nghịch biến trên ℝ.
b) Tập xác định: D = (0; +∞).
Ta có: y = loga x ⇒ .
Với a > 1 ta có lna > 0 suy ra > 0 ∀x ∈ (0; +∞). Vậy hàm số y = loga x đồng biến trên khoảng (0; +∞).
Với 0 < a < 1 ta có lna < 0 suy ra < 0 ∀x ∈ (0; +∞). Vậy hàm số nghịch biến trên khoảng (0; +∞).
Bài 22 trang 14 SBT Toán 12 Tập 1: Chứng minh rằng:
a) Hàm số nghịch biến trên khoảng (−∞; −2) và đồng biến trên khoảng (2; +∞).
b) Hàm số y = ln(x2 + 1) nghịch biến trên khoảng (−∞; 0) và đồng biến trên khoảng (0; +∞).
c) Hàm số đồng biến trên khoảng (−∞; 1) và nghịch biến trên khoảng (1; +∞).
Lời giải:
a) Tập xác định: D = (−∞; −2] ∪ [2; +∞).
Ta có: ⇒ .
y' = 0 khi x = 0 (loại do x = 0 không thuộc TXĐ).
Ta có bảng biến thiên:
Từ bảng biến thiên, suy ra hàm số nghịch biến trên khoảng (−∞; −2) và đồng biến trên khoảng (2; +∞).
b) Tập xác định: D = ℝ.
Ta có: .
y' = 0 khi x = 0.
Ta có bảng biến thiên:
Từ bảng biến thiên, ta có hàm số y = ln(x2 + 1) nghịch biến trên khoảng (−∞; 0) và đồng biến trên khoảng (0; +∞).
c) Tập xác định: D = ℝ.
Ta có: ⇒y' = (−2x + 2) . . ln2.
y' = 0 khi x = 1.
Ta có bảng xét dấu như sau:
Hàm số đồng biến trên khoảng (−∞; 1) và nghịch biến trên khoảng (1; +∞).
Bài 23 trang 14 SBT Toán 12 Tập 1: Tìm điểm cực trị của mỗi hàm số sau:
a) y = x.ex;
b) y = (x + 1)2.e-x;
c) y = x2.ln x;
d) .
Lời giải:
a) Tập xác định: D = ℝ.
Ta có: y = x.ex ⇒ y' = (1 + x).ex.
y' = 0 khi x = −1.
Ta có bảng biến thiên:
Vậy hàm số đạt cực tiểu tại x = −1, hàm số không có cực đại.
b) Tập xác định: D = ℝ.
Ta có: y = (x + 1)2.e-x ⇒y' = 2(x + 1)e-x – (x + 1)2e-x = (1 – x)(x + 1)e-x.
y' = 0 khi x = ±1.
Ta có bảng biến thiên:
Vậy hàm số đạt cực đại tại x = 1 và đạt cực tiểu tại x = −1.
c) Tập xác định: D = (0; +∞).
Ta có: y = x2.ln x ⇒y' = 2x.lnx + x = x(2lnx + 1).
y' = 0 khi x = .
Ta có bảng biến thiên như sau:
Vậy hàm số đạt cực tiểu tại x = , hàm số không có cực đại.
d) Tập xác định: D = (0; +∞).
Ta có: ⇒ .
y' = 0 khi x = e.
Ta có bảng biến thiên:
Vậy hàm đạt cực tiểu tại x = e, hàm số không có cực đại.
Bài 24 trang 14 SBT Toán 12 Tập 1: Trong một thí nghiệm y học, người ta cấy 1 000 con vi khuẩn vào môi trường dinh dưỡng. Bằng thực nghiệm, người ta xác định được số lượng vi khuẩn thay đổi theo thời gian bởi công thức:
N(t) = ,
trong đó t là thời gian tính bằng giây (t ≥ 0) (Nguồn R. Larson and B. Edwards, Calculus 10e, Cengage 2014). Trong khoảng thời gian nào từ lúc nuôi cấy, lượng vi khuẩn sẽ tăng lên?
Lời giải:
Ta có: N(t) = N(t) = .
.
N'(t) = 0 khi t = 10.
Ta có bảng biến thiên:
Từ bảng biến thiên, ta thấy trong khoảng thời gian từ (0; 10) giây, tức là 10 giây đầu thì lượng vi khuẩn sẽ tăng lên.
Bài 25 trang 15 SBT Toán 12 Tập 1: Trong 5 giây đầu tiên, một chất điểm chuyển động theo phương trình
s(t) = t3 – 6t2 + 14t + 1,
trong đó t tính bằng giây và s tính bằng mét. Trong khoảng thời gian nào của 5 giây đầu tiên thì vận tốc tức thời của chất điểm tăng lên?
Lời giải:
Ta có: s(t) = t3 – 6t2 + 14t + 1⇒v(t) = s'(t) = 3t2 – 12t + 14.
v(t) = 3t2 – 12t + 14, ∀t ≥ 0.
Xét v'(t) = 6t – 12.
v'(t) = 0 khi t = 2.
Ta có bảng xét dấu của v'(t):
Vận tốc tức thời của chất điểm tăng lên trong khoảng thời gian từ 2 giây đến 5 giây.