Câu 1:
Để giải quyết bài toán này, ta cần phân tích bảng biến thiên của hàm số \( f(x) \).
Phân tích bảng biến thiên:
1. Khoảng \((- \infty, -1)\):
- \( f'(x) = 0 \) tại \( x = -1 \).
- Trên khoảng này, \( f'(x) > 0 \), do đó hàm số đồng biến.
2. Khoảng \((-1, 0)\):
- \( f'(x) < 0 \), do đó hàm số nghịch biến.
3. Khoảng \((0, 1)\):
- \( f'(x) > 0 \), do đó hàm số đồng biến.
4. Khoảng \((1, +\infty)\):
- \( f'(x) < 0 \), do đó hàm số nghịch biến.
Xét các mệnh đề:
A. Hàm số đã cho đồng biến trên khoảng \((0,2)\):
- Sai, vì hàm số chỉ đồng biến trên khoảng \((0, 1)\).
B. Hàm số đã cho đồng biến trên khoảng nào dưới đây?
- \( A.~(-\infty, -1) \): Đúng, vì hàm số đồng biến trên khoảng này.
- \( B.~(0, 1) \): Đúng, vì hàm số đồng biến trên khoảng này.
- \( C.~(-1, 1) \): Sai, vì hàm số nghịch biến trên \((-1, 0)\).
- \( D.~(-1, 0) \): Sai, vì hàm số nghịch biến trên khoảng này.
C. Hàm số đã cho nghịch biến trên khoảng \((-1,2)\):
- Sai, vì hàm số nghịch biến trên \((-1, 0)\) và \((1, +\infty)\), nhưng đồng biến trên \((0, 1)\).
Kết luận:
- Mệnh đề đúng cho câu B là: \( A.~(-\infty, -1) \) và \( B.~(0, 1) \).
Câu 2:
Dựa vào bảng xét dấu đạo hàm của hàm số \( y = f(x) \):
- Ta thấy rằng đạo hàm \( f'(x) \) âm trên khoảng \( (-\infty; 1) \). Điều này có nghĩa là đạo hàm \( f'(x) < 0 \) trên khoảng này.
Theo tính chất của đạo hàm:
- Nếu \( f'(x) < 0 \) trên một khoảng nào đó thì hàm số \( f(x) \) sẽ nghịch biến trên khoảng đó.
Do đó, hàm số \( y = f(x) \) nghịch biến trên khoảng \( (-\infty; 1) \).
Vậy, hàm số đã cho nghịch biến trên khoảng \( (-\infty; 1) \).
Câu 6:
Để xác định khoảng đồng biến của hàm số \( y = f(x) \), ta cần dựa vào dấu của đạo hàm \( f'(x) \).
Từ bảng biến thiên, ta có:
- \( f'(x) > 0 \) trên khoảng \((- \infty, -2)\) và \((2, +\infty)\).
- \( f'(x) < 0 \) trên khoảng \((-2, 0)\) và \((0, 2)\).
Do đó, hàm số đồng biến trên các khoảng \((- \infty, -2)\) và \((2, +\infty)\).
Xét các mệnh đề:
A. Hàm số nghịch biến trên khoảng \((- \infty, -2)\): Sai, vì hàm số đồng biến trên khoảng này.
B. Hàm số đồng biến trên khoảng \((-2, 0)\): Sai, vì hàm số nghịch biến trên khoảng này.
C. Hàm số đồng biến trên khoảng \((- \infty, 0)\): Sai, vì hàm số chỉ đồng biến trên \((- \infty, -2)\).
D. Hàm số nghịch biến trên khoảng \((0, 2)\): Đúng, vì \( f'(x) < 0 \) trên khoảng này.
Vậy, mệnh đề đúng là D. Hàm số nghịch biến trên khoảng \((0, 2)\).
Câu 3:
Để xác định khoảng đồng biến của hàm số \( y = f(x) \) dựa trên bảng biến thiên, ta cần xem xét dấu của đạo hàm \( f'(x) \).
Từ bảng biến thiên:
- Trên khoảng \((- \infty, -1)\), \( f'(x) > 0 \) nên hàm số đồng biến.
- Trên khoảng \((-1, 0)\), \( f'(x) < 0 \) nên hàm số nghịch biến.
- Trên khoảng \((0, 1)\), \( f'(x) < 0 \) nên hàm số nghịch biến.
- Trên khoảng \((1, +\infty)\), \( f'(x) > 0 \) nên hàm số đồng biến.
Vậy, hàm số đồng biến trên các khoảng \((- \infty, -1)\) và \((1, +\infty)\).
Do đó, khoảng đồng biến của hàm số là \((- \infty, -1) \cup (1, +\infty)\).
Đáp án đúng là \( D.~(0;+\infty) \).
Câu 7:
Để xác định khoảng nghịch biến của hàm số \( y = f(x) \) dựa trên đồ thị, ta cần quan sát các đoạn mà đồ thị đi xuống khi di chuyển từ trái sang phải.
Quan sát đồ thị:
1. Từ \( x = -1 \) đến \( x = 0 \), đồ thị đi xuống. Do đó, hàm số nghịch biến trên khoảng này.
2. Từ \( x = 0 \) đến \( x = 1 \), đồ thị đi lên. Do đó, hàm số đồng biến trên khoảng này.
3. Từ \( x = 1 \) đến \( x = 2 \), đồ thị đi xuống. Do đó, hàm số nghịch biến trên khoảng này.
Dựa vào các quan sát trên, hàm số nghịch biến trên các khoảng \((-1, 0)\) và \((1, 2)\).
Trong các lựa chọn đã cho, khoảng \((-1, 0)\) là khoảng mà hàm số nghịch biến.
Vậy, đáp án đúng là \( A.~(-1,0) \).
Câu 4:
Để xác định mệnh đề đúng, ta cần phân tích bảng biến thiên của hàm số \( y = f(x) \).
1. Xét chiều biến thiên của hàm số:
- Trên khoảng \((- \infty, 2)\), hàm số đồng biến (dấu \(+\)).
- Tại \(x = 2\), hàm số đạt cực đại.
- Trên khoảng \((2, 4)\), hàm số nghịch biến (dấu \(-\)).
- Tại \(x = 4\), hàm số đạt cực tiểu.
- Trên khoảng \((4, +\infty)\), hàm số đồng biến (dấu \(+\)).
2. Xét giá trị của hàm số:
- Khi \(x \to -\infty\), \(y \to -\infty\).
- Tại \(x = 2\), \(y = 1\).
- Tại \(x = 4\), \(y = 0\).
- Khi \(x \to +\infty\), \(y \to +\infty\).
3. Xác định khoảng giá trị của hàm số:
- Giá trị nhỏ nhất của hàm số là \(0\) tại \(x = 4\).
- Giá trị lớn nhất của hàm số là \(1\) tại \(x = 2\).
4. Kết luận:
- Hàm số có giá trị trong khoảng \((0, 1]\).
Do đó, mệnh đề đúng là \(A.~(-2,0)\) vì hàm số không có giá trị âm.
Câu 8:
Để xác định hàm số nào trong các hàm số đã cho là đồng biến trên khoảng \((-\infty, +\infty)\), chúng ta cần kiểm tra tính đơn điệu của từng hàm số bằng cách xét đạo hàm của chúng.
A. \( y = \frac{x-1}{x-2} \)
Điều kiện xác định: \( x \neq 2 \).
Tính đạo hàm:
\[ y' = \frac{(x-2) - (x-1)}{(x-2)^2} = \frac{-1}{(x-2)^2} \]
Do \(\frac{-1}{(x-2)^2}\) luôn âm (vì mẫu số \((x-2)^2\) luôn dương), nên hàm số này nghịch biến trên các khoảng \((-\infty, 2)\) và \((2, +\infty)\). Do đó, nó không đồng biến trên toàn bộ khoảng \((-\infty, +\infty)\).
B. \( y = x^3 + x \)
Tính đạo hàm:
\[ y' = 3x^2 + 1 \]
Do \(3x^2 + 1\) luôn dương (vì \(3x^2 \geq 0\) và \(1 > 0\)), nên hàm số này đồng biến trên toàn bộ khoảng \((-\infty, +\infty)\).
C. \( y = -x^3 - 3x \)
Tính đạo hàm:
\[ y' = -3x^2 - 3 \]
Do \(-3x^2 - 3\) luôn âm (vì \(-3x^2 \leq 0\) và \(-3 < 0\)), nên hàm số này nghịch biến trên toàn bộ khoảng \((-\infty, +\infty)\).
D. \( y = \frac{x+1}{x+3} \)
Điều kiện xác định: \( x \neq -3 \).
Tính đạo hàm:
\[ y' = \frac{(x+3) - (x+1)}{(x+3)^2} = \frac{2}{(x+3)^2} \]
Do \(\frac{2}{(x+3)^2}\) luôn dương (vì mẫu số \((x+3)^2\) luôn dương), nên hàm số này đồng biến trên các khoảng \((-\infty, -3)\) và \((-3, +\infty)\). Tuy nhiên, nó không đồng biến trên toàn bộ khoảng \((-\infty, +\infty)\) vì bị gián đoạn tại \(x = -3\).
Kết luận: Hàm số đồng biến trên toàn bộ khoảng \((-\infty, +\infty)\) là \( y = x^3 + x \).
Đáp án: B. \( y = x^3 + x \)
Câu 9:
Để xác định tính đơn điệu của hàm số \( y = \frac{x-2}{x+1} \), ta cần tìm đạo hàm của hàm số này và xét dấu của đạo hàm.
Bước 1: Tìm đạo hàm của hàm số.
Hàm số \( y = \frac{x-2}{x+1} \) là một phân thức, do đó ta sẽ sử dụng quy tắc đạo hàm của phân thức:
\[ y' = \frac{(x+1) \cdot 1 - (x-2) \cdot 1}{(x+1)^2} = \frac{x + 1 - x + 2}{(x+1)^2} = \frac{3}{(x+1)^2} \]
Bước 2: Xét dấu của đạo hàm.
Đạo hàm \( y' = \frac{3}{(x+1)^2} \) luôn dương vì tử số \( 3 \) là hằng số dương và mẫu số \( (x+1)^2 \) luôn dương ngoại trừ tại \( x = -1 \).
Bước 3: Xác định khoảng đơn điệu.
Do \( y' > 0 \) với mọi \( x \neq -1 \), hàm số \( y = \frac{x-2}{x+1} \) đồng biến trên các khoảng \( (-\infty, -1) \) và \( (-1, +\infty) \).
Tuy nhiên, trong các lựa chọn đưa ra, chúng ta thấy rằng:
- Hàm số đồng biến trên khoảng \( (-\infty, -1) \) (đáp án D).
Vậy đáp án đúng là:
D. Hàm số đồng biến trên khoảng \( (-\infty, -1) \).
Câu 10:
Để xác định tính đơn điệu của hàm số \( y = x^3 - 3x^2 \), ta cần tìm đạo hàm của hàm số và xét dấu của đạo hàm trên các khoảng.
Bước 1: Tìm đạo hàm của hàm số.
\[ y' = \frac{d}{dx}(x^3 - 3x^2) = 3x^2 - 6x \]
Bước 2: Giải phương trình \( y' = 0 \) để tìm các điểm tới hạn.
\[ 3x^2 - 6x = 0 \]
\[ 3x(x - 2) = 0 \]
\[ x = 0 \quad \text{hoặc} \quad x = 2 \]
Bước 3: Xét dấu của đạo hàm trên các khoảng \((-\infty, 0)\), \((0, 2)\), và \((2, +\infty)\).
- Trên khoảng \((-\infty, 0)\):
Chọn \( x = -1 \):
\[ y' = 3(-1)^2 - 6(-1) = 3 + 6 = 9 > 0 \]
Vậy hàm số đồng biến trên khoảng \((-\infty, 0)\).
- Trên khoảng \((0, 2)\):
Chọn \( x = 1 \):
\[ y' = 3(1)^2 - 6(1) = 3 - 6 = -3 < 0 \]
Vậy hàm số nghịch biến trên khoảng \((0, 2)\).
- Trên khoảng \((2, +\infty)\):
Chọn \( x = 3 \):
\[ y' = 3(3)^2 - 6(3) = 27 - 18 = 9 > 0 \]
Vậy hàm số đồng biến trên khoảng \((2, +\infty)\).
Kết luận:
- Hàm số đồng biến trên khoảng \((-\infty, 0)\) và \((2, +\infty)\).
- Hàm số nghịch biến trên khoảng \((0, 2)\).
Do đó, mệnh đề đúng là:
B. Hàm số nghịch biến trên khoảng \((0, 2)\).