THCS
THCS
Montoan.com.vn xin giới thiệu lời giải chi tiết và dễ hiểu cho mục 3 trang 28, 29, 30 sách giáo khoa Toán 12 tập 1 chương trình Kết nối tri thức. Bài viết này sẽ giúp các em học sinh nắm vững kiến thức, hiểu rõ phương pháp giải và tự tin làm bài tập.
Chúng tôi luôn cố gắng cung cấp nội dung chính xác, đầy đủ và trình bày một cách rõ ràng nhất để hỗ trợ tối đa cho quá trình học tập của các em.
Khảo sát và vẽ đồ thị hàm số phân thức hữu tỉ
Trả lời câu hỏi Luyện tập 2 trang 29 SGK Toán 12 Kết nối tri thức
Giải bài toán ở tình huống mở đầu, coi f(x) là hàm số xác định với \(x \ge 1\).
Một đơn vị sản xuất hàng tiêu dùng ước tính chi phí để sản xuất x đơn vị sản phẩm là \(C\left( x \right) = 2x + 45\) (triệu đồng). Khi đó, chi phí trung bình cho mỗi đơn vị sản phẩm là \(f\left( x \right) = \frac{{C\left( x \right)}}{x}\). Hãy giải thích tại sao chi phí trung bình giảm theo x nhưng luôn lớn hơn 2 triệu đồng/ sản phẩm. Điều này thể hiện trên đồ thị của hàm số f(x) trong Hình 1.27 như thế nào?
Phương pháp giải:
Sử dụng kiến thức về khái niệm tiệm cận ngang của đồ thị hàm số để tìm tiệm cận ngang: Đường thẳng \(y = {y_0}\) gọi là đường tiệm cận ngang (gọi tắt là tiệm cận ngang) của đồ thị hàm số \(y = f\left( x \right)\) nếu \(\mathop {\lim }\limits_{x \to + \infty } f\left( x \right) = {y_0}\) hoặc \(\mathop {\lim }\limits_{x \to - \infty } f\left( x \right) = {y_0}\)
Lời giải chi tiết:
Ta có: \(f\left( x \right) = \frac{{C\left( x \right)}}{x} = \frac{{2x + 45}}{x}\)
Vì \(f'\left( x \right) = \frac{{ - 45}}{{{x^2}}} < 0\) với mọi \(x \ge 1\) nên hàm số \(f\left( x \right) = \frac{{C\left( x \right)}}{x}\) là hàm số giảm.
\(\mathop {\lim }\limits_{x \to + \infty } f\left( x \right) = \mathop {\lim }\limits_{x \to + \infty } \frac{{2x + 45}}{x} = \mathop {\lim }\limits_{x \to + \infty } \frac{{2 + \frac{{45}}{x}}}{1} = 2\)
Do đó, chi phí trung bình giảm theo x nhưng luôn lớn 2 triệu đồng/ sản phẩm.
Điều này được thể hiện trong Hình 1.27 là đồ thị hàm số \(f\left( x \right) = \frac{{C\left( x \right)}}{x}\) có tiệm cận ngang là đường thẳng \(y = 2\) và đi xuống trong khoảng \(\left( {0; + \infty } \right)\).
Trả lời câu hỏi Vận dụng trang 29 SGK Toán 12 Kết nối tri thức
Một bể chứa ban đầu có 200 lít nước. Sau đó, cứ mỗi phút người ta bơm thêm 40 lít nước, đồng thời cho vào bể 20 gam chất khử trùng (hòa tan).
a) Tính thể tích nước và khối lượng chất khử trùng có trong bể sau t phút. Từ đó tính nồng độ chất khử trùng (gam/lít) trong bể sau t phút.
b) Coi nồng độ chất khử trùng là hàm số f(t) với \(t \ge 0\). Khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị của hàm số này.
c) Hãy giải thích tại sao nồng độ chất khử tăng theo t nhưng không vượt ngưỡng 0,5 gam/lít.
Phương pháp giải:
Sử dụng kiến thức về sơ đồ khảo sát hàm số phân thức để khảo sát và vẽ đồ thị hàm số:
Sơ đồ khảo sát hàm số phân thức
1. Tìm tập xác định của hàm số.
2. Khảo sát sự biến thiên của hàm số:
+ Tính đạo hàm y’. Tìm các điểm tại đó y’ bằng 0 hoặc đạo hàm không tồn tại.
+ Xét dấu y’ để chỉ ra các khoảng đơn điệu của hàm số.
+ Tìm cực trị của hàm số.
+ Tìm các giới hạn tại vô cực, giới hạn vô cực và tìm tiệm cận của đồ thị hàm số.
+ Lập bảng biến thiên của hàm số.
3. Vẽ đồ thị của hàm số dựa vào bảng biến thiên.
Lời giải chi tiết:
a) Thể tích nước trong bể sau t phút là: \(200 + 40t\) (l).
Khối lượng chất khử trùng trong bể sau t phút là: \(20t\) (g).
Nồng độ chất khử trùng trong bể sau t phút là: \(\frac{{20t}}{{40t + 200}}\)(gam/lít).
b) Hàm số về nồng độ chất khử trùng là: \(f\left( t \right) = \frac{{20t}}{{40t + 200}},t \ge 0\)
Khảo sát và vẽ đồ thị hàm số \(y = f\left( t \right) = \frac{{20t}}{{40t + 200}},t \ge 0\).
1. Tập xác định của hàm số: \(\left[ {0; + \infty } \right)\)
2. Sự biến thiên:
Ta có: \(f'\left( t \right) = \frac{{4000}}{{{{\left( {40t + 200} \right)}^2}}} > 0\) với mọi \(t \ge 0\).
Hàm số đồng biến trên khoảng \(\left( {0; + \infty } \right)\).
Hàm số không có cực trị.
Tiệm cận: \(\mathop {\lim }\limits_{t \to + \infty } f\left( t \right) = \mathop {\lim }\limits_{t \to + \infty } \frac{{20t}}{{40t + 200}} = \frac{1}{2}\)
Do đó, đồ thị hàm số nhận đường thẳng \(y = \frac{1}{2}\) làm tiệm cận ngang (phần bên phải trục Oy).
Bảng biến thiên:
3. Đồ thị:
Giao điểm của đồ thị hàm số \(y = f\left( t \right) = \frac{{20t}}{{40t + 200}}\) với trục tung là \(\left( {0;0} \right)\).
Giao điểm của đồ thị hàm số với trục hoành là điểm (0; 0).
Đồ thị hàm số \(f\left( t \right) = \frac{{20t}}{{40t + 200}},t \ge 0\) là phần màu xanh không bị gạch chéo.
c) Vì \(f'\left( t \right) = \frac{{4000}}{{{{\left( {40t + 200} \right)}^2}}} > 0\) với mọi \(t \ge 0\) và \(\mathop {\lim }\limits_{t \to + \infty } f\left( t \right) = \frac{1}{2}\) nên nồng độ chất khử trùng tăng theo t nhưng không vượt ngưỡng 0,5 gam/ lít.
Trả lời câu hỏi Luyện tập 3 trang 32 SGK Toán 12 Kết nối tri thức
Khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị của hàm số \(y = \frac{{ - {x^2} + 3x - 1}}{{x - 2}}\).
Phương pháp giải:
Sử dụng kiến thức về sơ đồ khảo sát hàm số phân thức để khảo sát và vẽ đồ thị hàm số:
Sơ đồ khảo sát hàm số phân thức
1. Tìm tập xác định của hàm số.
2. Khảo sát sự biến thiên của hàm số:
+ Tính đạo hàm y’. Tìm các điểm tại đó y’ bằng 0 hoặc đạo hàm không tồn tại.
+ Xét dấu y’ để chỉ ra các khoảng đơn điệu của hàm số.
+ Tìm cực trị của hàm số.
+ Tìm các giới hạn tại vô cực, giới hạn vô cực và tìm tiệm cận của đồ thị hàm số.
+ Lập bảng biến thiên của hàm số.
3. Vẽ đồ thị của hàm số dựa vào bảng biến thiên.
Lời giải chi tiết:
1. Tập xác định của hàm số: \(\mathbb{R}\backslash \left\{ 2 \right\}\)
2. Sự biến thiên:
Ta có: \(y = \frac{{ - {x^2} + 3x - 1}}{{x - 2}} = - x + 1 + \frac{1}{{x - 2}}\)
\(y' = - 1 - \frac{1}{{{{\left( {x - 2} \right)}^2}}} < 0\forall x \ne 2\)
Hàm số nghịch biến trên khoảng \(\left( { - \infty ;2} \right)\) và \(\left( {2; + \infty } \right)\).
Hàm số không có cực trị.
\(\mathop {\lim }\limits_{x \to + \infty } y = \mathop {\lim }\limits_{x \to + \infty } \frac{{ - {x^2} + 3x - 1}}{{x - 2}} = - \infty ;\mathop {\lim }\limits_{x \to - \infty } y = \mathop {\lim }\limits_{x \to - \infty } \frac{{ - {x^2} + 3x - 1}}{{x - 2}} = + \infty \) \(\mathop {\lim }\limits_{x \to {2^ - }} y = \mathop {\lim }\limits_{x \to {2^ - }} \frac{{ - {x^2} + 3x - 1}}{{x - 2}} = - \infty ;\mathop {\lim }\limits_{x \to {2^ + }} y = \mathop {\lim }\limits_{x \to {2^ + }} \frac{{ - {x^2} + 3x - 1}}{{x - 2}} = + \infty \)
\(\mathop {\lim }\limits_{x \to + \infty } \left[ {y - \left( { - x + 1} \right)} \right] = \mathop {\lim }\limits_{x \to + \infty } \left( { - x + 1 + \frac{1}{{x - 2}} + x - 1} \right) = \mathop {\lim }\limits_{x \to + \infty } \frac{1}{{x - 2}} = 0\)
\(\mathop {\lim }\limits_{x \to - \infty } \left[ {y - \left( { - x + 1} \right)} \right] = \mathop {\lim }\limits_{x \to - \infty } \left( { - x + 1 + \frac{1}{{x - 2}} + x - 1} \right) = \mathop {\lim }\limits_{x \to - \infty } \frac{1}{{x - 2}} = 0\)
Do đó, đồ thị hàm số nhận đường thẳng \(x = 2\) làm tiệm cận đứng và đường thẳng \(y = - x + 1\) làm tiệm cận xiên.
Bảng biến thiên:
3. Đồ thị:
Giao điểm của đồ thị hàm số với trục tung là \(\left( {0;\frac{1}{2}} \right)\).
\(y = 0 \Leftrightarrow \frac{{ - {x^2} + 3x - 1}}{{x - 2}} = 0 \Leftrightarrow x = \frac{{3 + \sqrt 5 }}{2}\) hoặc \(x = \frac{{3 - \sqrt 5 }}{2}\)
Giao điểm của đồ thị hàm số với trục hoành là các điểm\(\left( {\frac{{3 + \sqrt 5 }}{2};0} \right);\left( {\frac{{3 - \sqrt 5 }}{2};0} \right)\).
Đồ thị hàm số nhận giao điểm \(I\left( {2; - 1} \right)\) của hai đường tiệm cận làm tâm đối xứng và nhận hai đường phân giác của góc tạo bởi hai đường tiệm cận này làm các trục đối xứng.
Trả lời câu hỏi Luyện tập 2 trang 29 SGK Toán 12 Kết nối tri thức
Giải bài toán ở tình huống mở đầu, coi f(x) là hàm số xác định với \(x \ge 1\).
Một đơn vị sản xuất hàng tiêu dùng ước tính chi phí để sản xuất x đơn vị sản phẩm là \(C\left( x \right) = 2x + 45\) (triệu đồng). Khi đó, chi phí trung bình cho mỗi đơn vị sản phẩm là \(f\left( x \right) = \frac{{C\left( x \right)}}{x}\). Hãy giải thích tại sao chi phí trung bình giảm theo x nhưng luôn lớn hơn 2 triệu đồng/ sản phẩm. Điều này thể hiện trên đồ thị của hàm số f(x) trong Hình 1.27 như thế nào?
Phương pháp giải:
Sử dụng kiến thức về khái niệm tiệm cận ngang của đồ thị hàm số để tìm tiệm cận ngang: Đường thẳng \(y = {y_0}\) gọi là đường tiệm cận ngang (gọi tắt là tiệm cận ngang) của đồ thị hàm số \(y = f\left( x \right)\) nếu \(\mathop {\lim }\limits_{x \to + \infty } f\left( x \right) = {y_0}\) hoặc \(\mathop {\lim }\limits_{x \to - \infty } f\left( x \right) = {y_0}\)
Lời giải chi tiết:
Ta có: \(f\left( x \right) = \frac{{C\left( x \right)}}{x} = \frac{{2x + 45}}{x}\)
Vì \(f'\left( x \right) = \frac{{ - 45}}{{{x^2}}} < 0\) với mọi \(x \ge 1\) nên hàm số \(f\left( x \right) = \frac{{C\left( x \right)}}{x}\) là hàm số giảm.
\(\mathop {\lim }\limits_{x \to + \infty } f\left( x \right) = \mathop {\lim }\limits_{x \to + \infty } \frac{{2x + 45}}{x} = \mathop {\lim }\limits_{x \to + \infty } \frac{{2 + \frac{{45}}{x}}}{1} = 2\)
Do đó, chi phí trung bình giảm theo x nhưng luôn lớn 2 triệu đồng/ sản phẩm.
Điều này được thể hiện trong Hình 1.27 là đồ thị hàm số \(f\left( x \right) = \frac{{C\left( x \right)}}{x}\) có tiệm cận ngang là đường thẳng \(y = 2\) và đi xuống trong khoảng \(\left( {0; + \infty } \right)\).
Trả lời câu hỏi Vận dụng trang 29 SGK Toán 12 Kết nối tri thức
Một bể chứa ban đầu có 200 lít nước. Sau đó, cứ mỗi phút người ta bơm thêm 40 lít nước, đồng thời cho vào bể 20 gam chất khử trùng (hòa tan).
a) Tính thể tích nước và khối lượng chất khử trùng có trong bể sau t phút. Từ đó tính nồng độ chất khử trùng (gam/lít) trong bể sau t phút.
b) Coi nồng độ chất khử trùng là hàm số f(t) với \(t \ge 0\). Khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị của hàm số này.
c) Hãy giải thích tại sao nồng độ chất khử tăng theo t nhưng không vượt ngưỡng 0,5 gam/lít.
Phương pháp giải:
Sử dụng kiến thức về sơ đồ khảo sát hàm số phân thức để khảo sát và vẽ đồ thị hàm số:
Sơ đồ khảo sát hàm số phân thức
1. Tìm tập xác định của hàm số.
2. Khảo sát sự biến thiên của hàm số:
+ Tính đạo hàm y’. Tìm các điểm tại đó y’ bằng 0 hoặc đạo hàm không tồn tại.
+ Xét dấu y’ để chỉ ra các khoảng đơn điệu của hàm số.
+ Tìm cực trị của hàm số.
+ Tìm các giới hạn tại vô cực, giới hạn vô cực và tìm tiệm cận của đồ thị hàm số.
+ Lập bảng biến thiên của hàm số.
3. Vẽ đồ thị của hàm số dựa vào bảng biến thiên.
Lời giải chi tiết:
a) Thể tích nước trong bể sau t phút là: \(200 + 40t\) (l).
Khối lượng chất khử trùng trong bể sau t phút là: \(20t\) (g).
Nồng độ chất khử trùng trong bể sau t phút là: \(\frac{{20t}}{{40t + 200}}\)(gam/lít).
b) Hàm số về nồng độ chất khử trùng là: \(f\left( t \right) = \frac{{20t}}{{40t + 200}},t \ge 0\)
Khảo sát và vẽ đồ thị hàm số \(y = f\left( t \right) = \frac{{20t}}{{40t + 200}},t \ge 0\).
1. Tập xác định của hàm số: \(\left[ {0; + \infty } \right)\)
2. Sự biến thiên:
Ta có: \(f'\left( t \right) = \frac{{4000}}{{{{\left( {40t + 200} \right)}^2}}} > 0\) với mọi \(t \ge 0\).
Hàm số đồng biến trên khoảng \(\left( {0; + \infty } \right)\).
Hàm số không có cực trị.
Tiệm cận: \(\mathop {\lim }\limits_{t \to + \infty } f\left( t \right) = \mathop {\lim }\limits_{t \to + \infty } \frac{{20t}}{{40t + 200}} = \frac{1}{2}\)
Do đó, đồ thị hàm số nhận đường thẳng \(y = \frac{1}{2}\) làm tiệm cận ngang (phần bên phải trục Oy).
Bảng biến thiên:
3. Đồ thị:
Giao điểm của đồ thị hàm số \(y = f\left( t \right) = \frac{{20t}}{{40t + 200}}\) với trục tung là \(\left( {0;0} \right)\).
Giao điểm của đồ thị hàm số với trục hoành là điểm (0; 0).
Đồ thị hàm số \(f\left( t \right) = \frac{{20t}}{{40t + 200}},t \ge 0\) là phần màu xanh không bị gạch chéo.
c) Vì \(f'\left( t \right) = \frac{{4000}}{{{{\left( {40t + 200} \right)}^2}}} > 0\) với mọi \(t \ge 0\) và \(\mathop {\lim }\limits_{t \to + \infty } f\left( t \right) = \frac{1}{2}\) nên nồng độ chất khử trùng tăng theo t nhưng không vượt ngưỡng 0,5 gam/ lít.
Trả lời câu hỏi Luyện tập 3 trang 32 SGK Toán 12 Kết nối tri thức
Khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị của hàm số \(y = \frac{{ - {x^2} + 3x - 1}}{{x - 2}}\).
Phương pháp giải:
Sử dụng kiến thức về sơ đồ khảo sát hàm số phân thức để khảo sát và vẽ đồ thị hàm số:
Sơ đồ khảo sát hàm số phân thức
1. Tìm tập xác định của hàm số.
2. Khảo sát sự biến thiên của hàm số:
+ Tính đạo hàm y’. Tìm các điểm tại đó y’ bằng 0 hoặc đạo hàm không tồn tại.
+ Xét dấu y’ để chỉ ra các khoảng đơn điệu của hàm số.
+ Tìm cực trị của hàm số.
+ Tìm các giới hạn tại vô cực, giới hạn vô cực và tìm tiệm cận của đồ thị hàm số.
+ Lập bảng biến thiên của hàm số.
3. Vẽ đồ thị của hàm số dựa vào bảng biến thiên.
Lời giải chi tiết:
1. Tập xác định của hàm số: \(\mathbb{R}\backslash \left\{ 2 \right\}\)
2. Sự biến thiên:
Ta có: \(y = \frac{{ - {x^2} + 3x - 1}}{{x - 2}} = - x + 1 + \frac{1}{{x - 2}}\)
\(y' = - 1 - \frac{1}{{{{\left( {x - 2} \right)}^2}}} < 0\forall x \ne 2\)
Hàm số nghịch biến trên khoảng \(\left( { - \infty ;2} \right)\) và \(\left( {2; + \infty } \right)\).
Hàm số không có cực trị.
\(\mathop {\lim }\limits_{x \to + \infty } y = \mathop {\lim }\limits_{x \to + \infty } \frac{{ - {x^2} + 3x - 1}}{{x - 2}} = - \infty ;\mathop {\lim }\limits_{x \to - \infty } y = \mathop {\lim }\limits_{x \to - \infty } \frac{{ - {x^2} + 3x - 1}}{{x - 2}} = + \infty \) \(\mathop {\lim }\limits_{x \to {2^ - }} y = \mathop {\lim }\limits_{x \to {2^ - }} \frac{{ - {x^2} + 3x - 1}}{{x - 2}} = - \infty ;\mathop {\lim }\limits_{x \to {2^ + }} y = \mathop {\lim }\limits_{x \to {2^ + }} \frac{{ - {x^2} + 3x - 1}}{{x - 2}} = + \infty \)
\(\mathop {\lim }\limits_{x \to + \infty } \left[ {y - \left( { - x + 1} \right)} \right] = \mathop {\lim }\limits_{x \to + \infty } \left( { - x + 1 + \frac{1}{{x - 2}} + x - 1} \right) = \mathop {\lim }\limits_{x \to + \infty } \frac{1}{{x - 2}} = 0\)
\(\mathop {\lim }\limits_{x \to - \infty } \left[ {y - \left( { - x + 1} \right)} \right] = \mathop {\lim }\limits_{x \to - \infty } \left( { - x + 1 + \frac{1}{{x - 2}} + x - 1} \right) = \mathop {\lim }\limits_{x \to - \infty } \frac{1}{{x - 2}} = 0\)
Do đó, đồ thị hàm số nhận đường thẳng \(x = 2\) làm tiệm cận đứng và đường thẳng \(y = - x + 1\) làm tiệm cận xiên.
Bảng biến thiên:
3. Đồ thị:
Giao điểm của đồ thị hàm số với trục tung là \(\left( {0;\frac{1}{2}} \right)\).
\(y = 0 \Leftrightarrow \frac{{ - {x^2} + 3x - 1}}{{x - 2}} = 0 \Leftrightarrow x = \frac{{3 + \sqrt 5 }}{2}\) hoặc \(x = \frac{{3 - \sqrt 5 }}{2}\)
Giao điểm của đồ thị hàm số với trục hoành là các điểm\(\left( {\frac{{3 + \sqrt 5 }}{2};0} \right);\left( {\frac{{3 - \sqrt 5 }}{2};0} \right)\).
Đồ thị hàm số nhận giao điểm \(I\left( {2; - 1} \right)\) của hai đường tiệm cận làm tâm đối xứng và nhận hai đường phân giác của góc tạo bởi hai đường tiệm cận này làm các trục đối xứng.
Mục 3 trong SGK Toán 12 tập 1 - Kết nối tri thức tập trung vào việc nghiên cứu về giới hạn của hàm số tại một điểm và giới hạn vô cực. Đây là một trong những khái niệm nền tảng quan trọng trong chương trình giải tích, đóng vai trò then chốt trong việc hiểu các khái niệm phức tạp hơn như đạo hàm và tích phân.
Để hiểu rõ về giới hạn của hàm số tại một điểm, chúng ta cần nắm vững các khái niệm sau:
Khi x tiến tới vô cực (dương hoặc âm), giá trị của hàm số có thể tiến tới một giá trị hữu hạn, vô cực dương hoặc vô cực âm. Việc xác định giới hạn vô cực đòi hỏi sự hiểu biết về các quy tắc tính giới hạn và các dạng vô định.
Bài 1: Tính limx→2 (x2 - 4) / (x - 2)
Lời giải:
limx→2 (x2 - 4) / (x - 2) = limx→2 (x - 2)(x + 2) / (x - 2) = limx→2 (x + 2) = 4
Bài 2: Tính limx→∞ (2x + 1) / (x - 3)
Lời giải:
limx→∞ (2x + 1) / (x - 3) = limx→∞ (2 + 1/x) / (1 - 3/x) = 2/1 = 2
Trong quá trình học tập và làm bài tập về giới hạn, các em có thể gặp các dạng bài tập sau:
Để giải bài tập về giới hạn một cách hiệu quả, các em cần lưu ý những điều sau:
Việc nắm vững kiến thức về giới hạn là rất quan trọng đối với việc học tập môn Toán 12 và các môn học liên quan. Hy vọng rằng với những kiến thức và phương pháp giải được trình bày trong bài viết này, các em sẽ tự tin hơn trong việc giải các bài tập về giới hạn và đạt kết quả tốt trong học tập.
Montoan.com.vn sẽ tiếp tục cập nhật và cung cấp các bài giải chi tiết, dễ hiểu cho các bài tập khác trong SGK Toán 12 tập 1 - Kết nối tri thức. Hãy theo dõi chúng tôi để không bỏ lỡ bất kỳ thông tin hữu ích nào!
