Câu hỏi:
Dạng 2: Hàm số \( y = ax^4 + bx^2 + c \)
Xét tính đơn điệu và cực trị của hàm số, xét dấu \( y' \).
1. \( y = x^4 + 2x^2 - 1 \)
2. \( y = \frac{1}{4}x^4 - 2x^2 + 3 \)
3. \( y = -x^4 - x^2 - 5 \)
4. \( y = -2x^4 + 4x^2 - 1 \)
Bài tập về nhà: Xét tính đơn điệu và cực trị của hàm số
1. \( y = -x^3 + 3x^2 - 4 \)
2. \( y = x^3 - 3x^2 + 1 \)
3. \( y = x^3 + 3x^2 + 3x + 2 \)
4. \( y = 2x^4 - 4x^2 \)
5. \( y = x^4 + 4x^3 - 1 \)
6. \( y = -16x^4 + x - 1 \)
Câu trả lời:
1. \( y = x^4 + 2x^2 - 1 \)
- Tìm đạo hàm \( y' \):
\[
y' = 4x^3 + 4x
\]
- Giải phương trình \( y' = 0 \):
\[
4x^3 + 4x = 0 \implies 4x(x^2 + 1) = 0 \implies x = 0
\]
- Xét dấu \( y' \):
- Khi \( x < 0 \), \( y' < 0 \) (hàm số giảm).
- Khi \( x > 0 \), \( y' > 0 \) (hàm số tăng).
- Kết luận:
- Hàm số giảm trên khoảng \( (-\infty, 0) \).
- Hàm số tăng trên khoảng \( (0, +\infty) \).
- Hàm số đạt cực tiểu tại \( x = 0 \) với \( y(0) = -1 \).
2. \( y = \frac{1}{4}x^4 - 2x^2 + 3 \)
- Tìm đạo hàm \( y' \):
\[
y' = x^3 - 4x
\]
- Giải phương trình \( y' = 0 \):
\[
x^3 - 4x = 0 \implies x(x^2 - 4) = 0 \implies x = 0, x = 2, x = -2
\]
- Xét dấu \( y' \):
- Khi \( x < -2 \), \( y' < 0 \) (hàm số giảm).
- Khi \( -2 < x < 0 \), \( y' > 0 \) (hàm số tăng).
- Khi \( 0 < x < 2 \), \( y' < 0 \) (hàm số giảm).
- Khi \( x > 2 \), \( y' > 0 \) (hàm số tăng).
- Kết luận:
- Hàm số giảm trên khoảng \( (-\infty, -2) \) và \( (0, 2) \).
- Hàm số tăng trên khoảng \( (-2, 0) \) và \( (2, +\infty) \).
- Hàm số đạt cực đại tại \( x = -2 \) và \( x = 2 \) với \( y(-2) = y(2) = 3 \).
- Hàm số đạt cực tiểu tại \( x = 0 \) với \( y(0) = 3 \).
3. \( y = -x^4 - x^2 - 5 \)
- Tìm đạo hàm \( y' \):
\[
y' = -4x^3 - 2x
\]
- Giải phương trình \( y' = 0 \):
\[
-4x^3 - 2x = 0 \implies -2x(2x^2 + 1) = 0 \implies x = 0
\]
- Xét dấu \( y' \):
- Khi \( x < 0 \), \( y' > 0 \) (hàm số tăng).
- Khi \( x > 0 \), \( y' < 0 \) (hàm số giảm).
- Kết luận:
- Hàm số tăng trên khoảng \( (-\infty, 0) \).
- Hàm số giảm trên khoảng \( (0, +\infty) \).
- Hàm số đạt cực đại tại \( x = 0 \) với \( y(0) = -5 \).
4. \( y = -2x^4 + 4x^2 - 1 \)
- Tìm đạo hàm \( y' \):
\[
y' = -8x^3 + 8x
\]
- Giải phương trình \( y' = 0 \):
\[
-8x^3 + 8x = 0 \implies -8x(x^2 - 1) = 0 \implies x = 0, x = 1, x = -1
\]
- Xét dấu \( y' \):
- Khi \( x < -1 \), \( y' < 0 \) (hàm số giảm).
- Khi \( -1 < x < 0 \), \( y' > 0 \) (hàm số tăng).
- Khi \( 0 < x < 1 \), \( y' < 0 \) (hàm số giảm).
- Khi \( x > 1 \), \( y' > 0 \) (hàm số tăng).
- Kết luận:
- Hàm số giảm trên khoảng \( (-\infty, -1) \) và \( (0, 1) \).
- Hàm số tăng trên khoảng \( (-1, 0) \) và \( (1, +\infty) \).
- Hàm số đạt cực đại tại \( x = -1 \) và \( x = 1 \) với \( y(-1) = y(1) = 1 \).
- Hàm số đạt cực tiểu tại \( x = 0 \) với \( y(0) = -1 \).
Bài tập về nhà:
1. \( y = -x^3 + 3x^2 - 4 \)
- Tìm đạo hàm \( y' \):
\[
y' = -3x^2 + 6x
\]
- Giải phương trình \( y' = 0 \):
\[
-3x^2 + 6x = 0 \implies -3x(x - 2) = 0 \implies x = 0, x = 2
\]
- Xét dấu \( y' \):
- Khi \( x < 0 \), \( y' < 0 \) (hàm số giảm).
- Khi \( 0 < x < 2 \), \( y' > 0 \) (hàm số tăng).
- Khi \( x > 2 \), \( y' < 0 \) (hàm số giảm).
- Kết luận:
- Hàm số giảm trên khoảng \( (-\infty, 0) \) và \( (2, +\infty) \).
- Hàm số tăng trên khoảng \( (0, 2) \).
- Hàm số đạt cực đại tại \( x = 2 \) với \( y(2) = 0 \).
- Hàm số đạt cực tiểu tại \( x = 0 \) với \( y(0) = -4 \).
2. \( y = x^3 - 3x^2 + 1 \)
- Tìm đạo hàm \( y' \):
\[
y' = 3x^2 - 6x
\]
- Giải phương trình \( y' = 0 \):
\[
3x^2 - 6x = 0 \implies 3x(x - 2) = 0 \implies x = 0, x = 2
\]
- Xét dấu \( y' \):
- Khi \( x < 0 \), \( y' > 0 \) (hàm số tăng).
- Khi \( 0 < x < 2 \), \( y' < 0 \) (hàm số giảm).
- Khi \( x > 2 \), \( y' > 0 \) (hàm số tăng).
- Kết luận:
- Hàm số tăng trên khoảng \( (-\infty, 0) \) và \( (2, +\infty) \).
- Hàm số giảm trên khoảng \( (0, 2) \).
- Hàm số đạt cực đại tại \( x = 0 \) với \( y(0) = 1 \).
- Hàm số đạt cực tiểu tại \( x = 2 \) với \( y(2) = -3 \).
3. \( y = x^3 + 3x^2 + 3x + 2 \)
- Tìm đạo hàm \( y' \):
\[
y' = 3x^2 + 6x + 3
\]
- Giải phương trình \( y' = 0 \):
\[
3x^2 + 6x + 3 = 0 \implies x^2 + 2x + 1 = 0 \implies (x + 1)^2 = 0 \implies x = -1
\]
- Xét dấu \( y' \):
- Khi \( x < -1 \), \( y' > 0 \) (hàm số tăng).
- Khi \( x > -1 \), \( y' > 0 \) (hàm số tăng).
- Kết luận:
- Hàm số tăng trên khoảng \( (-\infty, +\infty) \).
- Hàm số không có cực trị.
4. \( y = 2x^4 - 4x^2 \)
- Tìm đạo hàm \( y' \):
\[
y' = 8x^3 - 8x
\]
- Giải phương trình \( y' = 0 \):
\[
8x^3 - 8x = 0 \implies 8x(x^2 - 1) = 0 \implies x = 0, x = 1, x = -1
\]
- Xét dấu \( y' \):
- Khi \( x < -1 \), \( y' < 0 \) (hàm số giảm).
- Khi \( -1 < x < 0 \), \( y' > 0 \) (hàm số tăng).
- Khi \( 0 < x < 1 \), \( y' < 0 \) (hàm số giảm).
- Khi \( x > 1 \), \( y' > 0 \) (hàm số tăng).
- Kết luận:
- Hàm số giảm trên khoảng \( (-\infty, -1) \) và \( (0, 1) \).
- Hàm số tăng trên khoảng \( (-1, 0) \) và \( (1, +\infty) \).
- Hàm số đạt cực đại tại \( x = -1 \) và \( x = 1 \) với \( y(-1) = y(1) = -2 \).
- Hàm số đạt cực tiểu tại \( x = 0 \) với \( y(0) = 0 \).
5. \( y = x^4 + 4x^3 - 1 \)
- Tìm đạo hàm \( y' \):
\[
y' = 4x^3 + 12x^2
\]
- Giải phương trình \( y' = 0 \):
\[
4x^3 + 12x^2 = 0 \implies 4x^2(x + 3) = 0 \implies x = 0, x = -3
\]
- Xét dấu \( y' \):
- Khi \( x < -3 \), \( y' < 0 \) (hàm số giảm).
- Khi \( -3 < x < 0 \), \( y' > 0 \) (hàm số tăng).
- Khi \( x > 0 \), \( y' > 0 \) (hàm số tăng).
- Kết luận:
- Hàm số giảm trên khoảng \( (-\infty, -3) \).
- Hàm số tăng trên khoảng \( (-3, +\infty) \).
- Hàm số đạt cực tiểu tại \( x = -3 \) với \( y(-3) = -82 \).
6. \( y = -16x^4 + x - 1 \)
- Tìm đạo hàm \( y' \):
\[
y' = -64x^3 + 1
\]
- Giải phương trình \( y' = 0 \):
\[
-64x^3 + 1 = 0 \implies x^3 = \frac{1}{64} \implies x = \frac{1}{4}
\]
- Xét dấu \( y' \):
- Khi \( x < \frac{1}{4} \), \( y' > 0 \) (hàm số tăng).
- Khi \( x > \frac{1}{4} \), \( y' < 0 \) (hàm số giảm).
- Kết luận:
- Hàm số tăng trên khoảng \( (-\infty, \frac{1}{4}) \).
- Hàm số giảm trên khoảng \( (\frac{1}{4}, +\infty) \).
- Hàm số đạt cực đại tại \( x = \frac{1}{4} \) với \( y(\frac{1}{4}) = -\frac{1}{4} \).