Bài tập 2:
Câu a) \( y = \sqrt{x^2 - 6x + 5} \)
Điều kiện xác định:
\[ x^2 - 6x + 5 \geq 0 \]
\[ (x - 1)(x - 5) \geq 0 \]
Bảng xét dấu:
\[
\begin{array}{c|ccc}
x & (-\infty, 1] & [1, 5] & [5, +\infty) \\
\hline
(x - 1) & - & + & + \\
(x - 5) & - & - & + \\
\hline
(x - 1)(x - 5) & + & - & +
\end{array}
\]
Vậy miền xác định của hàm số là:
\[ D = (-\infty, 1] \cup [5, +\infty) \]
Tính đạo hàm:
\[ y' = \frac{d}{dx} \left( \sqrt{x^2 - 6x + 5} \right) \]
\[ y' = \frac{1}{2\sqrt{x^2 - 6x + 5}} \cdot (2x - 6) \]
\[ y' = \frac{2x - 6}{2\sqrt{x^2 - 6x + 5}} \]
\[ y' = \frac{x - 3}{\sqrt{x^2 - 6x + 5}} \]
Xét dấu của \( y' \):
- Trên khoảng \( (-\infty, 1] \):
\[ x - 3 < 0 \quad \text{và} \quad \sqrt{x^2 - 6x + 5} > 0 \]
\[ y' < 0 \]
Hàm số nghịch biến trên \( (-\infty, 1] \).
- Trên khoảng \( [5, +\infty) \):
\[ x - 3 > 0 \quad \text{và} \quad \sqrt{x^2 - 6x + 5} > 0 \]
\[ y' > 0 \]
Hàm số đồng biến trên \( [5, +\infty) \).
Kết luận:
- Hàm số nghịch biến trên \( (-\infty, 1] \).
- Hàm số đồng biến trên \( [5, +\infty) \).
Câu b) \( y = \frac{5x + 9}{x - 1} \)
Điều kiện xác định:
\[ x \neq 1 \]
Tính đạo hàm:
\[ y' = \frac{(5)(x - 1) - (5x + 9)(1)}{(x - 1)^2} \]
\[ y' = \frac{5x - 5 - 5x - 9}{(x - 1)^2} \]
\[ y' = \frac{-14}{(x - 1)^2} \]
Xét dấu của \( y' \):
- Trên khoảng \( (-\infty, 1) \):
\[ (x - 1)^2 > 0 \quad \text{và} \quad -14 < 0 \]
\[ y' < 0 \]
Hàm số nghịch biến trên \( (-\infty, 1) \).
- Trên khoảng \( (1, +\infty) \):
\[ (x - 1)^2 > 0 \quad \text{và} \quad -14 < 0 \]
\[ y' < 0 \]
Hàm số nghịch biến trên \( (1, +\infty) \).
Kết luận:
- Hàm số nghịch biến trên \( (-\infty, 1) \).
- Hàm số nghịch biến trên \( (1, +\infty) \).
Câu c) \( y = (x - 2)(x^2 + 1) \)
Tính đạo hàm:
\[ y = (x - 2)(x^2 + 1) \]
\[ y' = (x - 2)'(x^2 + 1) + (x - 2)(x^2 + 1)' \]
\[ y' = (1)(x^2 + 1) + (x - 2)(2x) \]
\[ y' = x^2 + 1 + 2x^2 - 4x \]
\[ y' = 3x^2 - 4x + 1 \]
Xét dấu của \( y' \):
\[ 3x^2 - 4x + 1 = 0 \]
\[ \Delta = 16 - 12 = 4 \]
\[ x = \frac{4 \pm 2}{6} \]
\[ x = 1 \quad \text{hoặc} \quad x = \frac{1}{3} \]
Bảng xét dấu:
\[
\begin{array}{c|ccc}
x & (-\infty, \frac{1}{3}) & (\frac{1}{3}, 1) & (1, +\infty) \\
\hline
3x^2 - 4x + 1 & + & - & +
\end{array}
\]
Kết luận:
- Hàm số đồng biến trên \( (-\infty, \frac{1}{3}) \).
- Hàm số nghịch biến trên \( (\frac{1}{3}, 1) \).
- Hàm số đồng biến trên \( (1, +\infty) \).
Câu d) \( y = \frac{x^2 + 2x + 2}{x + 1} \)
Điều kiện xác định:
\[ x \neq -1 \]
Tính đạo hàm:
\[ y = \frac{x^2 + 2x + 2}{x + 1} \]
\[ y' = \frac{(2x + 2)(x + 1) - (x^2 + 2x + 2)(1)}{(x + 1)^2} \]
\[ y' = \frac{2x^2 + 2x + 2x + 2 - x^2 - 2x - 2}{(x + 1)^2} \]
\[ y' = \frac{x^2 + 2x}{(x + 1)^2} \]
\[ y' = \frac{x(x + 2)}{(x + 1)^2} \]
Xét dấu của \( y' \):
- Trên khoảng \( (-\infty, -2) \):
\[ x < 0 \quad \text{và} \quad x + 2 < 0 \quad \text{và} \quad (x + 1)^2 > 0 \]
\[ y' > 0 \]
Hàm số đồng biến trên \( (-\infty, -2) \).
- Trên khoảng \( (-2, -1) \):
\[ x < 0 \quad \text{và} \quad x + 2 > 0 \quad \text{và} \quad (x + 1)^2 > 0 \]
\[ y' < 0 \]
Hàm số nghịch biến trên \( (-2, -1) \).
- Trên khoảng \( (-1, +\infty) \):
\[ x > 0 \quad \text{và} \quad x + 2 > 0 \quad \text{và} \quad (x + 1)^2 > 0 \]
\[ y' > 0 \]
Hàm số đồng biến trên \( (-1, +\infty) \).
Kết luận:
- Hàm số đồng biến trên \( (-\infty, -2) \).
- Hàm số nghịch biến trên \( (-2, -1) \).
- Hàm số đồng biến trên \( (-1, +\infty) \).