Câu 7:
Phần a: Hàm số \( y = f(x) = x^3 - 3x^2 + 1 \)
1. Tìm tập xác định:
Tập xác định của hàm số \( y = x^3 - 3x^2 + 1 \) là \( D = \mathbb{R} \).
2. Tính đạo hàm:
Đạo hàm của hàm số:
\[
f'(x) = 3x^2 - 6x
\]
3. Giải phương trình \( f'(x) = 0 \):
\[
3x^2 - 6x = 0 \\
3x(x - 2) = 0 \\
x = 0 \quad \text{hoặc} \quad x = 2
\]
4. Xét dấu của \( f'(x) \):
Ta xét dấu của \( f'(x) \) trên các khoảng \( (-\infty, 0) \), \( (0, 2) \), và \( (2, +\infty) \):
- Trên khoảng \( (-\infty, 0) \), chọn \( x = -1 \):
\[
f'(-1) = 3(-1)^2 - 6(-1) = 3 + 6 = 9 > 0
\]
- Trên khoảng \( (0, 2) \), chọn \( x = 1 \):
\[
f'(1) = 3(1)^2 - 6(1) = 3 - 6 = -3 < 0
\]
- Trên khoảng \( (2, +\infty) \), chọn \( x = 3 \):
\[
f'(3) = 3(3)^2 - 6(3) = 27 - 18 = 9 > 0
\]
5. Kết luận về tính đơn điệu:
- Hàm số đồng biến trên các khoảng \( (-\infty, 0) \) và \( (2, +\infty) \).
- Hàm số nghịch biến trên khoảng \( (0, 2) \).
6. Lập bảng biến thiên:
| \( x \) | \( -\infty \) | 0 | 2 | \( +\infty \) |
|----------------|---------------|-----------|-----------|----------------|
| \( f'(x) \) | \( + \) | 0 | 0 | \( + \) |
| \( f(x) \) | \( -\infty \) | 1 | -3 | \( +\infty \) |
Phần b: Hàm số \( y = f(x) = x + \frac{1}{x} \)
1. Tìm tập xác định:
Tập xác định của hàm số \( y = x + \frac{1}{x} \) là \( D = \mathbb{R} \setminus \{0\} \).
2. Tính đạo hàm:
Đạo hàm của hàm số:
\[
f'(x) = 1 - \frac{1}{x^2}
\]
3. Giải phương trình \( f'(x) = 0 \):
\[
1 - \frac{1}{x^2} = 0 \\
\frac{1}{x^2} = 1 \\
x^2 = 1 \\
x = 1 \quad \text{hoặc} \quad x = -1
\]
4. Xét dấu của \( f'(x) \):
Ta xét dấu của \( f'(x) \) trên các khoảng \( (-\infty, -1) \), \( (-1, 0) \), \( (0, 1) \), và \( (1, +\infty) \):
- Trên khoảng \( (-\infty, -1) \), chọn \( x = -2 \):
\[
f'(-2) = 1 - \frac{1}{(-2)^2} = 1 - \frac{1}{4} = \frac{3}{4} > 0
\]
- Trên khoảng \( (-1, 0) \), chọn \( x = -0.5 \):
\[
f'(-0.5) = 1 - \frac{1}{(-0.5)^2} = 1 - 4 = -3 < 0
\]
- Trên khoảng \( (0, 1) \), chọn \( x = 0.5 \):
\[
f'(0.5) = 1 - \frac{1}{(0.5)^2} = 1 - 4 = -3 < 0
\]
- Trên khoảng \( (1, +\infty) \), chọn \( x = 2 \):
\[
f'(2) = 1 - \frac{1}{2^2} = 1 - \frac{1}{4} = \frac{3}{4} > 0
\]
5. Kết luận về tính đơn điệu:
- Hàm số đồng biến trên các khoảng \( (-\infty, -1) \) và \( (1, +\infty) \).
- Hàm số nghịch biến trên các khoảng \( (-1, 0) \) và \( (0, 1) \).
6. Lập bảng biến thiên:
| \( x \) | \( -\infty \) | -1 | 0 | 1 | \( +\infty \) |
|----------------|---------------|-----------|-----------|-----------|----------------|
| \( f'(x) \) | \( + \) | 0 | \( - \) | 0 | \( + \) |
| \( f(x) \) | \( -\infty \) | -2 | \( -\infty \) | 2 | \( +\infty \) |
Đáp số:
- Hàm số \( y = x^3 - 3x^2 + 1 \) đồng biến trên các khoảng \( (-\infty, 0) \) và \( (2, +\infty) \), nghịch biến trên khoảng \( (0, 2) \).
- Hàm số \( y = x + \frac{1}{x} \) đồng biến trên các khoảng \( (-\infty, -1) \) và \( (1, +\infty) \), nghịch biến trên các khoảng \( (-1, 0) \) và \( (0, 1) \).