Hotline 0939 629 809

Các dạng bài tập về Cực trị (Cực đại, Cực tiểu) của hàm số và cách giải - Toán lớp 12

11:35:4511/06/2020

Sau khi đã quen với các bài toán xét tính đơn điệu của hàm số thì bước tiếp theo các em cần nắm vững các dạng bài tập về cực trị của hàm số, đây là dạng toán thường xuyên có trong đề thi tốt nghiệp THPT.

Vậy bài tập về cực trị của hàm số có những dạng phổ biến nào? Cách tìm cực đại, cực tiểu của hàm số ra sao? chúng ta cùng tìm hiểu qua bài viết này. Trước khi vào nội dung chính, chúng ta cần tóm tắt lại một số kiến thức cơ bản về cực trị của hàm số.

I. Kiến thức về cực trị của hàm số cần nhớ

1. Định nghĩa cực trị hàm số:

- Cho hàm số y = f(x) xác định và liên tục trên khoảng (a;b) (a có thể là −∞, b có thể là +∞) và điểm x0 ∈ (a;b).

a) Nếu tồn tại số h>0 sao cho f(x)<f(x0) với mọi x ∈ (x0 - h; x0 + h) và x ≠ x0 thì ta nói hàm số f(x) đạt cực đại tại x0.

b) Nếu tồn tại số h>0 sao cho f(x)>f(x0) với mọi x ∈ (x0 - h; x0 + h) và x ≠ x0 thì ta nói hàm số f(x) đạt cực tiểu tại x0.

* Chú ý:

• Nếu hàm số f(x) đạt cực đại (cực tiểu) tại x0 thì:

  x0 được gọi là điểm cực đại (điểm cực tiểu) của hàm số. 

  f(x0) được gọi là giá trị cực đại (giá trị cực tiểu) của hàm số, ký hiệu: f (fCT)

  M(x0;f(x0)) gọi là điểm cực đại (điểm cực tiểu) của đồ thị.

• Các điểm cực đại và cực tiểu gọi chung là điểm cực trị

  Giá trị cực đại (giá trị cực tiểu) còn gọi là cực đại (cực tiểu) và gọi chung là cực trị của hàm số.

• Nếu hàm số y = f(x) có đạo hàm trên khoảng (a;b) và đạt cực đại hoặc cực tiểu tại x0 thì f'(x0) = 0.

2. Điều kiện đủ để hàm số có cực trị

• Khi f'(x) đổi dấu từ dương sang âm qua x = c thì x = c được gọi là điểm cực đại của hàm số.

• Khi f'(x) đổi dấu từ âm sang dương qua x = c thì x = c được gọi là điểm cực tiểu của hàm số.

3. Cách tìm cực trị (Quy tắc tìm cực trị) của hàm số

* Quy tắc tìm cực trị 1:

- Bước 1: Tìm tập xác định

- Bước 2: Tính f'(x). Tìm các điểm tại đó f'(x) = 0 hoặc f'(x) không xác định.

- Bước 3: Lập bảng biến thiên

- Bước 4: Từ bảng biến thiên suy ra cực trị

* Quy tắc tìm cực trị 2:

- Bước 1: Tìm tập xác định

- Bước 2: Tính f'(x). Giải phương trình f'(x) = 0 tìm các nghiệm xi (i=1,2,...)

- Bước 3: Tính f''(x) và tính các giá trị f''(xi)

- Bước 4: Dựa vào dấu của f''(xi) suy ra tính chất cực trị tại xi.

hayhochoi dn8

II. Các dạng bài tập về cực trị (cực đại, cực tiểu) của hàm số.

° Dạng 1: Xác định điểm cực trị, tìm điểm cực trị của hàm số

* Ví dụ 1 (Bài 1 trang 18 SGK Giải tích 12): Áp dụng Quy tắc 1, hãy tìm các điểm cực trị của các hàm số sau:

a) y = 2x3 + 3x2 - 36x - 10

b) y = x4 + 2x2 - 3

c) 

d) y = x3(1 - x)2

e) 

* Lời giải:

a) y = 2x3 + 3x2 - 36x - 10

- TXĐ: D = R

- Ta có y' = 6x2 + 6x - 36

- Cho y' = 0 ⇔ 6x2 + 6x - 36 = 0 ⇔ x = -3 hoặc x = 2

- Bảng biến thiên:

 bài 1 câu a trang 18 sgk toán giải tích 12

- Kết luận: Hàm số đạt cực đại tại x = -3 ; y = 71; và đạt cực tiểu tại x = 2; yCT = -54.

b) y = x4 + 2x2 - 3

- TXĐ: D = R

- Ta có: y'= 4x3 + 4x = 4x(x2 + 1);

- Cho y' = 0 ⇔ 4x(x2 + 1) = 0 ⇔ x = 0

- Bảng biến thiên:

 bài 1 câu b trang 18 sgk toán giải tích 12

- Kết luận: Vậy hàm số đạt cực tiểu tại x = 0; yCT = -3; Hàm số không có điểm cực đại.

c) 

- TXĐ: D = R{0}

- Ta có: 

- Bảng biến thiên:

 bài 1 câu c trang 18 sgk toán giải tích 12

- Kết luận: Vậy hàm số đạt cực đại tại x = -1; y = -2; và đạt cực tiểu tại x = 1; yCT = 2.

d) y = x3(1 - x)2

- TXĐ: D = R

- Ta có: y'= (x3)’.(1 – x)2 + x3.[(1 – x)2]’

  = 3x2(1 – x)2 + x3.2(1 – x)(1 – x)’

  = 3x2(1 – x)2 - 2x3(1 – x)

  = x2(1 – x)(3 – 5x)

- Cho y' = 0 ⇔ x2(1 – x)(3 – 5x) = 0 ⇔ x = 0; x = 1 hoặc x = 3/5

- Bảng biến thiên:

 bài 1 câu d trang 18 sgk toán giải tích 12

- Kết luận: Vậy hàm số đạt cực đại tại  và đạt cực tiểu tại x = 1; yCT = 0.

* Lưu ý: x = 0 không phải là cực trị vì tại điểm đó đạo hàm bằng 0 nhưng đạo hàm không đổi dấu khi đi qua x = 0.

e) 

- TXĐ: D=R

- Ta có: 

- Bảng biến thiên:

 bài 1 câu e trang 18 sgk toán giải tích 12

- Kết luận: Vậy hàm số đạt cực tiểu tại 

* Ví dụ 2 (Bài 2 trang 18 SGK Giải tích 12): Áp dụng Quy tắc 2, hãy tìm các điểm cực trị của các hàm số sau:

a) y = x4 - 2x2 + 1

b) y = sin2x – x

c) y = sinx + cosx

d) y = x5 - x3 - 2x + 1

* Lời giải:

a) y = x4 - 2x2 + 1

- TXĐ: D = R.

- Ta có: y' = 4x3 - 4x = 0 ⇔ 4x(x2 – 1) = 0 ⇔ x = 0 hoặc x = ±1.

- Ta có: y" = 12x2 - 4. Tính y'' tại các điểm x = 0 và x = ±1.

 y"(0) = -4 < 0 ⇒ x = 0 là điểm cực đại của hàm số, y = 1

 y"(1) = 8 > 0 ⇒ x = 1 là điểm cực tiểu của hàm số, yCT = 0

 y"(-1) = 8 > 0 ⇒ x = -1 là điểm cực tiểu của hàm số, yCT = 0

b) y = sin2x – x

- TXĐ: D = R

- Ta có: y' = 2cos2x – 1 = 0

  

- Ta có: y'' = -4sin2x. Tính y'' tại 

 

 là các điểm cực đại của hàm số

 

 là các điểm cực tiểu của hàm số

c) y = sinx + cosx

- TXĐ: D=R

- Ta có: y' = cosx - sinx = 0

 

 

- Ta có: 

 

 

- Kết luận: Do đó hàm số đạt cực đại tại các điểm  và đạt cực tiểu tại các điểm 

d) y = x5 - x3 - 2x + 1

- TXĐ: D = R

- Ta có: y'= 5x4 - 3x2 - 2 = 0

  ⇔ (x2 - 1)(5x2 + 2) = 0

  ⇔ x2 - 1 = 0 ⇔ x = 1 hoặc x = -1

- Ta có: y" = 20x3 - 6x

 y"(-1) = -20 + 6 = -14 < 0

⇒ x = -1 là điểm cực đại của hàm số.

 y"(1) = 20 – 6 = 14 > 0

⇒ x = 1 là điểm cực tiểu của hàm số.

* Nhận xét: Theo kinh nghiệm thì các hàm vô tỉ thông thường các em nên áp dụng quy tắc 1, còn đối với các hàm

° Dạng 2: Tìm điều kiện để hàm số có cực trị (Tìm m để hàm có có cực đại, cực tiểu).

* Ví dụ 1 (Bài 4 trang 18 SGK Giải tích 12): Chứng minh rằng với mọi giá trị của tham số m, hàm số

y = x3 - mx2 - 2x + 1; luôn luôn có một cực đại và một điểm cực tiểu.

° Lời giải:

TXĐ: D = R

- Ta có: y' = 3x2 - 2mx – 2 = 0

 

- Ta có: y’’ = 6x – 2m.

 

 là điểm cực đại của hàm số.

 

 là điểm cực tiểu của hàm số

- Kết luận: Vậy hàm số luôn có 1 điểm cực đại và 1 điểm cực tiểu với mọi giá trị của m.

* Ví dụ 2 (Bài 6 trang 18 SGK Giải tích 12): Xác định giá trị của tham số m để hàm số m để hàm số  đạt giá trị cực đại tại x = 2.

* Lời giải:

a) TXĐ: D=R{-m}

 

  

* Cách 1 (áp dụng quy tắc 1):

- Ta có bảng biến thiên sau:

bài 6 trang 18 sgk toán giải tích 12

- Từ bảng biến thiên ta thấy hàm số đạt cực đại tại x = -m – 1, mà theo bài ra hàm số đạt cực đại tại x = 2, nên ta có: -m – 1 = 2 ⇔ m = -3 ⇒ yCT = 1

* Cách 2 (áp dụng quy tắc 2):

- Tính y'', có: 

- Hàm số đạt cực đại tại 

+) 

 

+) 

 

- Đối chiếu điều kiện ta thấy m=-1 (loại), m=-3 (thỏa mãn)

- Với m=-3 ⇒ yCT = 1 

° Dạng 3: Tìm điều kiện để hàm số đã cho có cực trị thỏa mãn điều kiện cho trước

* Ví dụ 1(Bài 5 trang 18 SGK Giải tích 12): Tìm a và b để các cực trị của hàm số

 đều là những số dương và xo = -5/9 là điểm cực đại.

* Lời giải:

- TXĐ: D = R.

- Ta có: y’ = 5a2x2 + 4ax – 9.

 ⇒ y’’ = 10a2x + 4a.

¤ Nếu a = 0 thì y’ = -9 < 0 với ∀ x ∈ R

⇒ Hàm số không có cực trị (loại)

¤ Nếu a ≠ 0 ta có: y’ = 5a2x2 + 4ax – 9 = 0

 

 

- Ta có: 

- Theo yêu cầu bài ra, thì hàm số đạt cực đại tại x0 = -5/9:

 

  

 - Hàm số đã cho có cực trị đều dương ⇔ yCT > 0.

» Với , do đó:

   

» Với , do đó:

   

- Kết luận: Vậy các giá trị a,b cần tìm là:  hoặc 

* Ví dụ 2: Tìm các giá trị của tham số m để đồ thị hàm số  y = x4 - 8m2x2 + 3 có 3 điểm cực trị tạo thành ba đỉnh của một tam giác vuông cân.

° Lời giải:

- TXĐ: D=R

- Ta có: y' = 4x(x2 - 4m2)

- Hàm số có 3 điểm cực trị khi và chỉ khi phương trình y' = 0 có 3 nghiệm phân biệt ⇔ m ≠ 0.

- Khi đó, các điểm cực trị là A(2m;-16m2+3); B(0;3); C(-2m;-16m2+3)

 Nên BC = BA, tam giác ABC cân tại B. Để tam giác ABC vuông cân thì:

  

 

 

- Kết luận: Với m = ±1/8 thì hàm số trên có 3 điểm cực trị tạo thành ba đỉnh của một tam giác vuông cân.

Hy vọng với bài viết về cách tìm cực trị của hàm số (cự đại và cự tiểu) ở trên đã giúp các em nắm vững hơn nội dung này. Như đã nói ở trên, nội dung này thường xuất hiện trong đề thi THPT quốc gia, nên các em cần chú ý làm nhiều bài tập để rèn kỹ năng giải nhanh và chính xác nhé, chúc các em thành công.

Đánh giá & nhận xét

captcha
...
Minh
Add giải thích cho e câu cuối vs, chỗ 3 điểm cực trị ấy, điểm a và điểm c e ra khác ạ, A(2m;-8m^4 +3); điểm C(-2m;-8m^4+3); B0;3)
Trả lời -
18/10/2020 - 08:34
...
Admin
Em thay x = 2m và x = -2m vào hàm số y = x^4 - 8m^2x^2 + 3 được y = (2m)^4 - 8m^2.(2m)^2 + 3 = 16m^4 - 32m^4 + 3 = -16m^4 + 3 tương tự x = -2m cũng được y = -16m^4 + 3 nhé.
20/10/2020 - 10:58
captcha
...
Nam Nguyễn
Cho em xin file với ạ
Trả lời -
05/09/2020 - 15:24
...
Admin
Nội dung này em chịu khó xem trên website nha, chúc em học tốt !
09/09/2020 - 14:59
captcha
Xem thêm bình luận
2 trong số 2
Tin liên quan