Hướng dẫn giải Bài 11 (Trang 46 SGK Toán Giải tích 12)
<p>a) Khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị (C) của hàm số <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mi>y</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>x</mi><mo>+</mo><mn>3</mn></mrow><mrow><mi>x</mi><mo>+</mo><mn>1</mn></mrow></mfrac></math></p>
<p>b) Chứng minh rằng với mọi giá trị của m, đường thẳng <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mi>y</mi><mo>=</mo><mn>2</mn><mi>x</mi><mo>+</mo><mi>m</mi></math> luôn cắt (C) tại hai điểm phân biệt M và N</p>
<p>c) Xác định M sao cho độ dài MN là nhỏ nhất</p>
<p>d) Tiếp tuyến tại một điểm S bất kì của (C) cắt hai tiệm cận của (C) tại (P) và (Q). Chứng minh rằng S là trung điểm của PQ.</p>
<p><strong>Giải</strong></p>
<p>a) Tập xác định <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mi>D</mi><mo>=</mo><mi mathvariant="normal">ℝ</mi><mo>\</mo><mfenced open="{" close="}"><mrow><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></mfenced></math></p>
<p><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mi>y</mi><mo>'</mo><mo>=</mo><mo>-</mo><mfrac><mn>2</mn><mrow><msup><mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>+</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow><mn>2</mn></msup><mo> </mo></mrow></mfrac><mo><</mo><mn>0</mn><mo>;</mo><mo> </mo><mo>∀</mo><mi>x</mi><mo>≠</mo><mo>-</mo><mn>1</mn></math></p>
<p><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><munder><mi>lim</mi><mrow><mi>x</mi><mo>→</mo><mo>-</mo><msup><mn>1</mn><mo>+</mo></msup></mrow></munder><mi>y</mi><mo>=</mo><mo>+</mo><mo>∞</mo><mo>;</mo><mo> </mo><munder><mi>lim</mi><mrow><mi>x</mi><mo>→</mo><mo>-</mo><msup><mn>1</mn><mo>-</mo></msup></mrow></munder><mi>y</mi><mo>=</mo><mo>-</mo><mo>∞</mo></math> nên <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mi>x</mi><mo>=</mo><mo>-</mo><mn>1</mn></math> là tiệm cận đứng</p>
<p><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><munder><mi>lim</mi><mrow><mi>x</mi><mo>→</mo><mo>±</mo><mo>∞</mo></mrow></munder><mi>y</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></math> nên <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mi>y</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></math>là tiệm cận ngang</p>
<p>Bảng biến thiên</p>
<p><img class="wscnph" src="https://static.colearn.vn:8413/v1.0/upload/library/17022022/6-hoT2NS.png" /></p>
<p>Đồ thị hàm số:</p>
<p><img class="wscnph" src="https://static.colearn.vn:8413/v1.0/upload/library/17022022/7-VWMDrn.png" /></p>
<p>b) Phương trình hoành độ giao điểm của d và (C) là:</p>
<p><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mfrac><mrow><mi>x</mi><mo>+</mo><mn>3</mn></mrow><mrow><mi>x</mi><mo>+</mo><mn>1</mn></mrow></mfrac><mo>=</mo><mn>2</mn><mi>x</mi><mo>+</mo><mi>m</mi><mo> </mo><mo>⇔</mo><mn>2</mn><msup><mi>x</mi><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><mo>(</mo><mi>m</mi><mo>+</mo><mn>1</mn><mo>)</mo><mi>x</mi><mo>+</mo><mi>m</mi><mo>-</mo><mn>3</mn><mo>=</mo><mn>0</mn><mo> </mo><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>)</mo><mo> </mo><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>≠</mo><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></math></p>
<p>Ta có <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mo>∆</mo><mo>=</mo><msup><mrow><mo>(</mo><mi>m</mi><mo>+</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow><mn>2</mn></msup><mo>-</mo><mn>8</mn><mo>(</mo><mi>m</mi><mo>-</mo><mn>3</mn><mo>)</mo><mo>=</mo><msup><mi>m</mi><mn>2</mn></msup><mo>-</mo><mn>6</mn><mi>m</mi><mo>+</mo><mn>25</mn><mo>=</mo><msup><mrow><mo>(</mo><mi>m</mi><mo>-</mo><mn>3</mn><mo>)</mo></mrow><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><mn>16</mn><mo>></mo><mn>0</mn><mo>,</mo><mo> </mo><mo>∀</mo><mi>m</mi></math></p>
<p>Vậy d luôn cắt (C) tại hai điểm M và N có hoành độ <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><msub><mi>x</mi><mn>1</mn></msub><mo>;</mo><msub><mi>x</mi><mn>2</mn></msub></math> thỏa:</p>
<p><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><msub><mi>x</mi><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><msub><mi>x</mi><mn>2</mn></msub><mo>=</mo><mo>-</mo><mi>m</mi><mo>+</mo><mn>12</mn><mo>;</mo><mo> </mo><mo> </mo><mo> </mo><mo> </mo><mo> </mo><mo> </mo><mo> </mo><mo> </mo><mo> </mo><mo> </mo><mo> </mo><mo> </mo><msub><mi>x</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>x</mi><mn>2</mn></msub><mo>=</mo><mi>m</mi><mo>-</mo><mn>32</mn></math></p>
<p>c) Ta có <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><msub><mi>x</mi><mi>P</mi></msub><mo>+</mo><msub><mi>x</mi><mi>Q</mi></msub><mo>=</mo><mn>2</mn><msub><mi>x</mi><mn>0</mn></msub><mo>=</mo><mn>2</mn><msub><mi>x</mi><mi>S</mi></msub></math></p>
<p><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mi>M</mi><msup><mi>N</mi><mn>2</mn></msup><mo>=</mo><msup><mrow><mo>(</mo><msub><mi>x</mi><mn>2</mn></msub><mo>-</mo><msub><mi>x</mi><mn>1</mn></msub><mo>)</mo></mrow><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><msup><mrow><mo>(</mo><msub><mi>y</mi><mn>2</mn></msub><mo>-</mo><msub><mi>y</mi><mn>1</mn></msub><mo>)</mo></mrow><mn>2</mn></msup><mo>=</mo><msup><mrow><mo>(</mo><msub><mi>x</mi><mn>2</mn></msub><mo>-</mo><msub><mi>x</mi><mn>1</mn></msub><mo>)</mo></mrow><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><msup><mrow><mo>(</mo><mn>2</mn><msub><mi>x</mi><mn>2</mn></msub><mo>+</mo><mi>m</mi><mo>-</mo><mn>2</mn><msub><mi>x</mi><mn>1</mn></msub><mo>-</mo><mi>m</mi><mo>)</mo></mrow><mrow><mn>2</mn><mo> </mo></mrow></msup><mo> </mo><mo> </mo><mo> </mo></math></p>
<p><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mo>=</mo><mn>5</mn><msup><mrow><mo>(</mo><msub><mi>x</mi><mn>2</mn></msub><mo>-</mo><msub><mi>x</mi><mn>1</mn></msub><mo>)</mo></mrow><mn>2</mn></msup><mo>=</mo><mn>5</mn><mfenced open="[" close="]"><mrow><msup><mfenced><mrow><msub><mi>x</mi><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><msub><mi>x</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfenced><mn>2</mn></msup><mo>-</mo><mn>4</mn><msub><mi>x</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>x</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfenced><mo>=</mo><mn>5</mn><mfenced open="[" close="]"><mrow><msup><mfenced><mfrac><mrow><mi>m</mi><mo>+</mo><mn>1</mn></mrow><mn>2</mn></mfrac></mfenced><mn>2</mn></msup><mo>-</mo><mn>2</mn><mo>(</mo><mi>m</mi><mo>-</mo><mn>3</mn><mo>)</mo></mrow></mfenced></math></p>
<p><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mo>=</mo><mfrac><mn>5</mn><mn>4</mn></mfrac><mo>(</mo><msup><mi>m</mi><mn>2</mn></msup><mo>-</mo><mn>6</mn><mi>m</mi><mo>+</mo><mn>25</mn><mo>)</mo><mo>=</mo><mfrac><mn>5</mn><mn>4</mn></mfrac><mo>[</mo><msup><mrow><mo>(</mo><mi>m</mi><mo>-</mo><mn>3</mn><mo>)</mo></mrow><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><mn>16</mn><mo>]</mo><mo>≥</mo><mn>20</mn></math></p>
<p>Đẳng thức xảy ra khi m=3 và min MN=25</p>
<p>d) Gọi <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mi>S</mi><mo>(</mo><msub><mi>x</mi><mn>0</mn></msub><mo>;</mo><msub><mi>y</mi><mn>0</mn></msub><mo>)</mo><mo>∈</mo><mo>(</mo><mi>C</mi><mo>)</mo></math>. Phương trình tiếp tuyến của (C) tại S là:</p>
<p><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mi>y</mi><mo>=</mo><mo>-</mo><mfrac><mn>2</mn><msup><mrow><mo>(</mo><msub><mi>x</mi><mn>0</mn></msub><mo>+</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow><mn>2</mn></msup></mfrac><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>-</mo><msub><mi>x</mi><mn>0</mn></msub><mo>)</mo><mo>+</mo><mfrac><mrow><msub><mi>x</mi><mn>0</mn></msub><mo>+</mo><mn>3</mn></mrow><mrow><msub><mi>x</mi><mn>0</mn></msub><mo>+</mo><mn>1</mn></mrow></mfrac><mo>=</mo><mo>-</mo><mfrac><mrow><mn>2</mn><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>-</mo><msub><mi>x</mi><mn>0</mn></msub><mo>)</mo><mo>+</mo><mo>(</mo><msub><mi>x</mi><mn>0</mn></msub><mo>+</mo><mn>1</mn><mo>)</mo><mo>(</mo><msub><mi>x</mi><mn>0</mn></msub><mo>+</mo><mn>3</mn><mo>)</mo></mrow><msup><mrow><mo>(</mo><msub><mi>x</mi><mn>0</mn></msub><mo>+</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow><mn>2</mn></msup></mfrac><mspace linebreak="newline"/></math></p>
<p>Tiếp tuyến này cắt tiệm cận đứng tại P và tiệm cận ngang tại Q</p>
<p>Ta có <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><msub><mi>x</mi><mi>P</mi></msub><mo>=</mo><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>;</mo><msub><mi>y</mi><mi>Q</mi></msub><mo>=</mo><mn>1</mn><mo>⇒</mo><msub><mi>x</mi><mi>Q</mi></msub><mo>=</mo><mo>-</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><mo>[</mo><msup><mrow><mo>(</mo><msub><mi>x</mi><mn>0</mn></msub><mo>+</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow><mn>2</mn></msup><mo>-</mo><mo>(</mo><msub><mi>x</mi><mrow><mn>0</mn></mrow></msub><mo>+</mo><mn>1</mn><mo>)</mo><mo>(</mo><msub><mi>x</mi><mn>0</mn></msub><mo>+</mo><mn>3</mn><mo>)</mo><mo>]</mo><mo>+</mo><msub><mi>x</mi><mn>0</mn></msub><mo>=</mo><mn>2</mn><msub><mi>x</mi><mn>0</mn></msub><mo>+</mo><mn>1</mn></math></p>
<p>Do đó: . Vậy S là trung điểm của PQ.</p>
Hướng dẫn Giải Bài 11 (trang 46, SGK Toán Giải tích 12)