Câu 5:
Để xác định tính chất đồng biến hoặc nghịch biến của hàm số trên các khoảng đã cho, ta dựa vào đồ thị của hàm số.
- Trên khoảng $(-3; -1)$, đồ thị hàm số giảm dần, tức là hàm số nghịch biến.
- Trên khoảng $(-1; 2)$, đồ thị hàm số tăng dần, tức là hàm số đồng biến.
- Trên khoảng $(2; 3)$, đồ thị hàm số giảm dần, tức là hàm số nghịch biến.
Do đó:
- Hàm số đồng biến trên khoảng $(-1; 2)$.
- Hàm số nghịch biến trên khoảng $(-3; -1)$ và $(2; 3)$.
Ta kiểm tra từng mệnh đề:
A. Hàm số đồng biến trên $(-1; 2)$: Đúng.
B. Hàm số nghịch biến trên $(-3; 2)$: Sai vì trên khoảng $(-1; 2)$ hàm số đồng biến.
C. Hàm số đồng biến trên khoảng $(-1; 3)$: Sai vì trên khoảng $(2; 3)$ hàm số nghịch biến.
D. Hàm số nghịch biến trên khoảng $(-3; 3)$: Sai vì trên khoảng $(-1; 2)$ hàm số đồng biến.
Vậy mệnh đề đúng là:
A. Hàm số đồng biến trên $(-1; 2)$.
Đáp án: A.
Câu 6:
Để xác định khoảng đồng biến của hàm số \( y = x^3 + 3x \), ta cần tính đạo hàm của hàm số này và tìm các khoảng mà đạo hàm dương.
Bước 1: Tính đạo hàm của hàm số \( y = x^3 + 3x \).
\[ y' = \frac{d}{dx}(x^3 + 3x) = 3x^2 + 3 \]
Bước 2: Xác định dấu của đạo hàm \( y' \).
\[ y' = 3x^2 + 3 \]
Ta thấy rằng \( 3x^2 \geq 0 \) với mọi \( x \in \mathbb{R} \). Do đó, \( 3x^2 + 3 > 0 \) với mọi \( x \in \mathbb{R} \).
Bước 3: Kết luận khoảng đồng biến của hàm số.
Vì đạo hàm \( y' = 3x^2 + 3 > 0 \) với mọi \( x \in \mathbb{R} \), hàm số \( y = x^3 + 3x \) đồng biến trên toàn bộ tập số thực \( \mathbb{R} \).
Do đó, đáp án đúng là:
C. R.
Câu 7:
Để xác định tính đơn điệu của hàm số \( y = \frac{2x + 1}{x + 1} \), ta sẽ tính đạo hàm của hàm số này.
Bước 1: Tính đạo hàm của hàm số \( y = \frac{2x + 1}{x + 1} \).
Áp dụng công thức đạo hàm của thương hai hàm số:
\[ y' = \left( \frac{u}{v} \right)' = \frac{u'v - uv'}{v^2} \]
Trong đó, \( u = 2x + 1 \) và \( v = x + 1 \).
Tính đạo hàm của \( u \) và \( v \):
\[ u' = 2 \]
\[ v' = 1 \]
Thay vào công thức đạo hàm của thương:
\[ y' = \frac{(2)(x + 1) - (2x + 1)(1)}{(x + 1)^2} \]
\[ y' = \frac{2x + 2 - 2x - 1}{(x + 1)^2} \]
\[ y' = \frac{1}{(x + 1)^2} \]
Bước 2: Xác định dấu của đạo hàm \( y' \).
Ta thấy rằng \( y' = \frac{1}{(x + 1)^2} \). Biểu thức \( (x + 1)^2 \) luôn dương với mọi \( x \neq -1 \). Do đó, \( y' > 0 \) với mọi \( x \neq -1 \).
Bước 3: Kết luận tính đơn điệu của hàm số.
Vì đạo hàm \( y' > 0 \) với mọi \( x \neq -1 \), nên hàm số \( y = \frac{2x + 1}{x + 1} \) luôn luôn đồng biến trên các khoảng \( (-\infty, -1) \) và \( (-1, +\infty) \).
Do đó, đáp án đúng là:
D. Hàm số đồng biến trên các khoảng \( (-\infty, -1) \) và \( (-1, +\infty) \).
Câu 8:
Để xác định khoảng đồng biến của hàm số \( y = f(x) \), ta cần tìm các khoảng mà đạo hàm \( f'(x) \) dương.
Ta có:
\[ f'(x) = (x + 1)^2 (x - 1)^3 (2 - x) \]
Đầu tiên, ta tìm các điểm mà đạo hàm bằng 0:
\[ (x + 1)^2 = 0 \Rightarrow x = -1 \]
\[ (x - 1)^3 = 0 \Rightarrow x = 1 \]
\[ (2 - x) = 0 \Rightarrow x = 2 \]
Như vậy, các điểm mà đạo hàm bằng 0 là \( x = -1 \), \( x = 1 \), và \( x = 2 \).
Tiếp theo, ta xét dấu của đạo hàm \( f'(x) \) trên các khoảng được xác định bởi các điểm này:
- Khoảng \( (-\infty, -1) \)
- Khoảng \( (-1, 1) \)
- Khoảng \( (1, 2) \)
- Khoảng \( (2, +\infty) \)
Chọn các giá trị đại diện trong mỗi khoảng để kiểm tra dấu của đạo hàm:
1. Khoảng \( (-\infty, -1) \):
Chọn \( x = -2 \):
\[ f'(-2) = (-2 + 1)^2 (-2 - 1)^3 (2 - (-2)) = (-1)^2 (-3)^3 (4) = 1 \cdot (-27) \cdot 4 = -108 < 0 \]
Vậy \( f'(x) < 0 \) trên khoảng \( (-\infty, -1) \).
2. Khoảng \( (-1, 1) \):
Chọn \( x = 0 \):
\[ f'(0) = (0 + 1)^2 (0 - 1)^3 (2 - 0) = 1^2 (-1)^3 (2) = 1 \cdot (-1) \cdot 2 = -2 < 0 \]
Vậy \( f'(x) < 0 \) trên khoảng \( (-1, 1) \).
3. Khoảng \( (1, 2) \):
Chọn \( x = 1.5 \):
\[ f'(1.5) = (1.5 + 1)^2 (1.5 - 1)^3 (2 - 1.5) = (2.5)^2 (0.5)^3 (0.5) = 6.25 \cdot 0.125 \cdot 0.5 = 0.390625 > 0 \]
Vậy \( f'(x) > 0 \) trên khoảng \( (1, 2) \).
4. Khoảng \( (2, +\infty) \):
Chọn \( x = 3 \):
\[ f'(3) = (3 + 1)^2 (3 - 1)^3 (2 - 3) = 4^2 \cdot 2^3 \cdot (-1) = 16 \cdot 8 \cdot (-1) = -128 < 0 \]
Vậy \( f'(x) < 0 \) trên khoảng \( (2, +\infty) \).
Từ đó, ta thấy rằng đạo hàm \( f'(x) \) dương trên khoảng \( (1, 2) \). Do đó, hàm số \( y = f(x) \) đồng biến trên khoảng \( (1, 2) \).
Vậy đáp án đúng là:
\[ A.~(1;2) \]
Câu 9.
Để xác định khoảng đồng biến của hàm số \( y = f(x) \), ta cần dựa vào đồ thị của đạo hàm \( y = f'(x) \).
Hàm số \( y = f(x) \) đồng biến trên các khoảng mà đạo hàm \( f'(x) > 0 \).
Trên đồ thị của \( y = f'(x) \):
- Từ \( x = -1 \) đến \( x = 0 \), đồ thị nằm phía trên trục hoành, tức là \( f'(x) > 0 \).
- Từ \( x = 0 \) đến \( x = 1 \), đồ thị nằm phía dưới trục hoành, tức là \( f'(x) < 0 \).
- Từ \( x = 1 \) đến \( x = 2 \), đồ thị nằm phía trên trục hoành, tức là \( f'(x) > 0 \).
- Từ \( x = 2 \) trở đi, đồ thị nằm phía dưới trục hoành, tức là \( f'(x) < 0 \).
Do đó, hàm số \( y = f(x) \) đồng biến trên các khoảng:
- \( (-1; 0) \)
- \( (1; 2) \)
Như vậy, trong các đáp án đã cho, khoảng đồng biến của hàm số \( y = f(x) \) là:
- \( A.~(-1;0) \)
- \( B.~(1;2) \)
Đáp án đúng là: \( A.~(-1;0) \) và \( B.~(1;2) \).