Câu 1:
Để xác định khoảng đồng biến của hàm số \( f(x) = \frac{x^2 - 2x + 4}{x - 2} \), ta thực hiện các bước sau:
1. Tìm đạo hàm của hàm số:
\[
f'(x) = \left( \frac{x^2 - 2x + 4}{x - 2} \right)'
\]
Áp dụng công thức đạo hàm của thương:
\[
f'(x) = \frac{(x^2 - 2x + 4)'(x - 2) - (x^2 - 2x + 4)(x - 2)'}{(x - 2)^2}
\]
Tính đạo hàm của tử và mẫu:
\[
(x^2 - 2x + 4)' = 2x - 2
\]
\[
(x - 2)' = 1
\]
Thay vào công thức:
\[
f'(x) = \frac{(2x - 2)(x - 2) - (x^2 - 2x + 4)}{(x - 2)^2}
\]
Rút gọn biểu thức:
\[
f'(x) = \frac{2x^2 - 4x - 2x + 4 - x^2 + 2x - 4}{(x - 2)^2} = \frac{x^2 - 4x}{(x - 2)^2} = \frac{x(x - 4)}{(x - 2)^2}
\]
2. Xác định dấu của đạo hàm \( f'(x) \):
Ta xét dấu của \( f'(x) = \frac{x(x - 4)}{(x - 2)^2} \):
- Tử số \( x(x - 4) \) có các nghiệm \( x = 0 \) và \( x = 4 \).
- Mẫu số \( (x - 2)^2 \) luôn dương khi \( x \neq 2 \).
Do đó, ta xét dấu của \( x(x - 4) \) trên các khoảng:
- Khi \( x < 0 \), \( x(x - 4) > 0 \)
- Khi \( 0 < x < 4 \), \( x(x - 4) < 0 \)
- Khi \( x > 4 \), \( x(x - 4) > 0 \)
3. Xác định khoảng đồng biến:
- Hàm số \( f(x) \) đồng biến khi \( f'(x) > 0 \).
- Từ kết quả trên, ta thấy \( f'(x) > 0 \) khi \( x < 0 \) hoặc \( x > 4 \).
Do đó, hàm số \( f(x) \) đồng biến trên các khoảng \( (-\infty, 0) \) và \( (4, +\infty) \).
Trong các đáp án đã cho, chỉ có khoảng \( (2, +\infty) \) bao gồm một phần của khoảng \( (4, +\infty) \).
Vậy đáp án đúng là:
\[ C.~(2;+\infty). \]
Câu 2:
Để tìm điểm cực tiểu của hàm số \( y = f(x) \), ta cần tìm các điểm mà đạo hàm \( f'(x) \) thay đổi dấu từ âm sang dương.
Bước 1: Tìm các điểm mà đạo hàm \( f'(x) \) bằng 0:
\[ f'(x) = x^2(x-1)(x-2) = 0 \]
Suy ra:
\[ x = 0, \quad x = 1, \quad x = 2 \]
Bước 2: Xác định dấu của đạo hàm \( f'(x) \) trong các khoảng giữa các điểm trên:
- Khi \( x < 0 \): \( f'(x) = x^2(x-1)(x-2) \). Vì \( x^2 > 0 \), \( x-1 < 0 \), \( x-2 < 0 \), nên \( f'(x) > 0 \).
- Khi \( 0 < x < 1 \): \( f'(x) = x^2(x-1)(x-2) \). Vì \( x^2 > 0 \), \( x-1 < 0 \), \( x-2 < 0 \), nên \( f'(x) < 0 \).
- Khi \( 1 < x < 2 \): \( f'(x) = x^2(x-1)(x-2) \). Vì \( x^2 > 0 \), \( x-1 > 0 \), \( x-2 < 0 \), nên \( f'(x) < 0 \).
- Khi \( x > 2 \): \( f'(x) = x^2(x-1)(x-2) \). Vì \( x^2 > 0 \), \( x-1 > 0 \), \( x-2 > 0 \), nên \( f'(x) > 0 \).
Bước 3: Xác định các điểm cực tiểu:
- Tại \( x = 0 \): \( f'(x) \) chuyển từ dương sang âm, do đó \( x = 0 \) là điểm cực đại.
- Tại \( x = 1 \): \( f'(x) \) chuyển từ âm sang âm, do đó \( x = 1 \) không phải là điểm cực tiểu.
- Tại \( x = 2 \): \( f'(x) \) chuyển từ âm sang dương, do đó \( x = 2 \) là điểm cực tiểu.
Vậy hàm số \( y = f(x) \) đạt cực tiểu tại điểm \( x = 2 \).
Đáp án đúng là: \( A.~x=2 \).
Câu 3:
Dựa vào bảng biến thiên của hàm số $y = g(x)$, ta thấy rằng:
- Trên khoảng $(0; +\infty)$, hàm số $g(x)$ đạt giá trị lớn nhất tại điểm cực đại gần $x = 1$.
- Từ bảng biến thiên, ta nhận thấy giá trị của hàm số tại điểm cực đại này là 2.
Do đó, giá trị lớn nhất của hàm số $y = g(x)$ trên khoảng $(0; +\infty)$ là 2.
Đáp án đúng là: B. 2.
Câu 4:
Để xác định công thức của hàm số bậc ba \( y = f(x) \) từ đồ thị, ta cần kiểm tra các điểm đặc biệt trên đồ thị và tính chất của hàm số.
1. Kiểm tra điểm \( (0, 5) \):
- Đồ thị đi qua điểm \( (0, 5) \). Do đó, khi \( x = 0 \), \( y = 5 \).
2. Kiểm tra các điểm cực trị:
- Đồ thị có hai điểm cực trị: một điểm cực đại và một điểm cực tiểu.
- Điểm cực đại nằm ở khoảng \( x < 0 \).
- Điểm cực tiểu nằm ở khoảng \( x > 0 \).
3. Kiểm tra dấu của hệ số \( a \):
- Vì đồ thị có dạng cong xuống ở hai đầu (tức là khi \( x \to -\infty \) và \( x \to +\infty \)), hệ số \( a \) của \( x^3 \) phải là âm. Điều này loại trừ các đáp án \( C \) và \( D \).
4. Kiểm tra các đáp án còn lại:
- Đáp án \( A \): \( y = -x^3 + 6x^2 - 9x + 5 \)
- Đáp án \( B \): \( y = -x^3 + 6x^2 + 9x + 5 \)
5. Kiểm tra điểm cực trị:
- Ta tính đạo hàm của cả hai hàm số để tìm điểm cực trị.
- Đạo hàm của \( y = -x^3 + 6x^2 - 9x + 5 \):
\[
y' = -3x^2 + 12x - 9
\]
Giải phương trình \( y' = 0 \):
\[
-3x^2 + 12x - 9 = 0 \implies x^2 - 4x + 3 = 0 \implies (x - 1)(x - 3) = 0 \implies x = 1 \text{ hoặc } x = 3
\]
- Kiểm tra dấu của đạo hàm:
- \( y' > 0 \) khi \( 1 < x < 3 \) (hàm số tăng)
- \( y' < 0 \) khi \( x < 1 \) hoặc \( x > 3 \) (hàm số giảm)
- Vậy \( x = 1 \) là điểm cực tiểu và \( x = 3 \) là điểm cực đại.
- Đạo hàm của \( y = -x^3 + 6x^2 + 9x + 5 \):
\[
y' = -3x^2 + 12x + 9
\]
Giải phương trình \( y' = 0 \):
\[
-3x^2 + 12x + 9 = 0 \implies x^2 - 4x - 3 = 0 \implies (x - 2)^2 - 7 = 0 \implies x = 2 \pm \sqrt{7}
\]
- Kiểm tra dấu của đạo hàm:
- \( y' > 0 \) khi \( 2 - \sqrt{7} < x < 2 + \sqrt{7} \) (hàm số tăng)
- \( y' < 0 \) khi \( x < 2 - \sqrt{7} \) hoặc \( x > 2 + \sqrt{7} \) (hàm số giảm)
- Vậy \( x = 2 - \sqrt{7} \) là điểm cực tiểu và \( x = 2 + \sqrt{7} \) là điểm cực đại.
6. So sánh với đồ thị:
- Đồ thị cho thấy điểm cực đại nằm ở khoảng \( x < 0 \) và điểm cực tiểu nằm ở khoảng \( x > 0 \).
- Chỉ có đáp án \( A \) thỏa mãn điều kiện này.
Vậy công thức của hàm số bậc ba đã cho là:
\[ \boxed{A.~y = -x^3 + 6x^2 - 9x + 5} \]
Câu 5:
Để tìm tứ phân vị thứ ba của mẫu số liệu ghép nhóm, chúng ta thực hiện các bước sau:
1. Tính tổng số lượng mẫu số liệu:
Tổng số lượng mẫu số liệu là:
\[
n = 2 + 4 + 10 + 5 + 3 = 24
\]
2. Xác định vị trí của tứ phân vị thứ ba:
Tứ phân vị thứ ba (Q3) nằm ở vị trí:
\[
\frac{3n}{4} = \frac{3 \times 24}{4} = 18
\]
Vậy Q3 nằm ở vị trí thứ 18 trong dãy số đã sắp xếp theo thứ tự tăng dần.
3. Xác định nhóm chứa tứ phân vị thứ ba:
Ta tính tổng tần số từ dưới lên để xác định nhóm chứa vị trí thứ 18:
- Nhóm [30;60): 2 mẫu số liệu
- Nhóm [60;90): 2 + 4 = 6 mẫu số liệu
- Nhóm [90;120): 2 + 4 + 10 = 16 mẫu số liệu
- Nhóm [120;150): 2 + 4 + 10 + 5 = 21 mẫu số liệu
Như vậy, vị trí thứ 18 nằm trong nhóm [120;150).
Do đó, tứ phân vị thứ ba của mẫu số liệu ghép nhóm trên thuộc nhóm:
\[
\boxed{(120;150)}
\]