Bài 1.67 trang 23 SBT Giải tích 12 Nâng cao

Khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị (C) của hàm số

\(y = {{{x^2} - 3x + 1} \over x}\)

Lời giải chi tiết:

Ta có:

\(y = \frac{{{x^2} - 3x + 1}}{x} = x - 3 + \frac{1}{x}\)

+) TXĐ: \(D = \mathbb{R}\backslash \left\{ 0 \right\}\)

+) Chiều biến thiên:

\(\mathop {\lim }\limits_{x \to {0^ + }} y =  + \infty ,\mathop {\lim }\limits_{x \to {0^ - }} y =  - \infty \) nên TCĐ: \(x = 0\).

\(\mathop {\lim }\limits_{x \to  \pm \infty } \left[ {y - \left( {x - 3} \right)} \right] = \mathop {\lim }\limits_{x \to  \pm \infty } \frac{1}{x} = 0\) nên TCX: \(y = x - 3\).

\(\begin{array}{l}y' = 1 - \frac{1}{{{x^2}}} = \frac{{{x^2} - 1}}{x}\\y' = 0 \Leftrightarrow {x^2} - 1 = 0\\ \Leftrightarrow x =  \pm 1\end{array}\)

BBT:

Hàm số đồng biến trên các khoảng \(\left( { - \infty ; - 1} \right)\) và \(\left( {1; + \infty } \right)\)

Hàm số nghịch biến trên các khoảng \(\left( { - 1;0} \right)\) và \(\left( {0;1} \right)\)

Hàm số đạt cực đại tại \(x =  - 1\), \({y_{CD}} =  - 5\).

Hàm số đạt cực tiểu tại \(x = 1,{y_{CT}} =  - 1\).

+) Đồ thị:

Với các giá trị nào của m, đồ thị (C) cắt đường thẳng y = m, tại hai điểm phân biệt A và B.

Lời giải chi tiết:

Hoành độ giao điểm của đường thẳng y = m và đồ thị \(\left( C \right)\) của hàm số đã cho là nghiệm của phương trình \({{{x^2} - 3x + 1} \over x} = m\)

\( \Leftrightarrow {x^2} - \left( {m + 3} \right)x + 1 = 0\)           (1)

Đồ thị (C) cắt đường thẳng y = m tại hai điểm phân biệt A và B khi và chỉ khi phương trình (1) có hai nghiệm phân biệt khác 0.

Dễ thấy \({0^2} - \left( {m + 3} \right).0 + 1 = 1 \ne 0\) nên 0 không là nghiệm của phương trình.

(1) có hai nghiệm phân biệt khi và chỉ khi:

∆ = \({\left( {m + 3} \right)^2} - 4 > 0\)

\( \Leftrightarrow {m^2} - 6m + 5 > 0\)

\( \Leftrightarrow m <  - 5\) hoặc \(m >  - 1\)

Tìm tập hợp trung điểm M của đoạn thẳng AB khi m thay đổi.

Lời giải chi tiết:

Với \( m <  - 5\) hoặc \(m >  - 1\) thì đường thẳng luôn cắt đồ thị hàm số tại hai điểm phân biệt A, B.

Tọa độ trung điểm M của đoạn thẳng AB là

\({x_M} = {{{x_A} + {x_B}} \over 2} = {{m + 3} \over 2}\) và \({y_M} = m.\)    (2)

Từ đó suy ra \({x_M} = {{{y_{_M}} + 3} \over 2}\) hay \({y_M} = 2{x_M} - 3.\)

Vậy điểm M nằm trên đường thẳng \(y = 2x - 3.\)

Từ (2) suy ra \(m = 2{x_M} - 3.\)

Do \( m <  - 5\) hoặc \(m >  - 1\) nên ta có

\(\left[ \matrix{2{x_M} - 3 < 5 \hfill \cr 2{x_M} - 3 > 1 \hfill \cr}  \right. \Leftrightarrow \left[ \matrix{{x_M} <  - 1 \hfill \cr {x_M} > 1. \hfill \cr}  \right.\)

Vậy tập hợp trung điểm M của đoạn thẳng AB khi m lấy giá trị trong tập hợp \(\left( { - \infty ; - 5} \right) \cup ( - 1; + \infty )\) là phần của đường thẳng \(y = 2x - 3\) ứng với \(x \in \left( { - \infty ; - 1} \right) \cup (  1; + \infty )\)

Đó là hai nửa đường thẳng.