Bài 1.65 trang 37 SBT giải tích 12

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

Phương pháp giải:

Khảo sát tóm tắt:

- Tìm TXĐ, tính đạo hàm \(y'\).

- Lập bảng biến thiên và vẽ đồ thị hàm số.

Giải chi tiết:

Tập xác định: \(D = \mathbb{R}\).

Có \(y' = {x^3} - 4x;\) \(y' = 0 \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}x = 0\\x =  \pm 2\end{array} \right.\).

Bảng biến thiên:

Đồ thị:

Viết phương trình tiếp tuyến của (C) tại các giao điểm của nó với trục \(Ox\).

Phương pháp giải:

- Giải phương trình hoành độ giao điểm.

- Tìm tọa độ giao điểm của \(\left( C \right)\) với \(Ox\).

- Viết phương trình tiếp tuyến theo công thức \(y = f'\left( {{x_0}} \right)\left( {x - {x_0}} \right) + f\left( {{x_0}} \right)\).

Giải chi tiết:

\(\dfrac{{{x^4}}}{4} - 2{x^2} - \dfrac{9}{4} = 0\)\( \Leftrightarrow {x^4} - 8{x^2} - 9 = 0\)\( \Leftrightarrow ({x^2} + 1)({x^2} - 9) = 0\)\( \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}x =  - 3\\x = 3\end{array} \right.\) 
Nên \(\left( C \right)\) cắt \(Ox\) tại hai điểm \(\left( { - 3;0} \right)\) và \(\left( {3;0} \right)\).

Ta có: \(y' = {x^3} - 4x \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}y'\left( 3 \right) = 15\\y'\left( { - 3} \right) =  - 15\end{array} \right.\)

Phương trình tiếp tuyến của (C) tại điểm \(\left( {3;0} \right)\) là \(y = 15\left( {x - 3} \right) + 0\) hay \(y = 15x - 45\).

Phương trình tiếp tuyến của (C) tại điểm \(\left( { - 3;0} \right)\) là \(y =  - 15\left( {x + 3} \right) + 0\) hay \(y =  - 15x - 45\).

Biện luận theo \(k\) số giao điểm của (C) với đồ thị (P) của hàm số: \(y = k-2{x^2}\).

Phương pháp giải:

- Xét phương trình hoành độ giao điểm.

- Biện luận số giao điểm theo số nghiệm của phương trình và kết luận.

Giải chi tiết:

Xét phương trình hoành độ giao điểm:

\(\dfrac{{{x^4}}}{4} - 2{x^2} - \dfrac{9}{4} = k - 2{x^2}\)\( \Leftrightarrow {x^4} = 9 + 4k\,\,\left( * \right)\)

+) Nếu \(9 + 4k > 0 \Leftrightarrow k >  - \dfrac{9}{4}\) thì \(\left( * \right) \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}{x^2} = \sqrt {9 + 4k} \\{x^2} =  - \sqrt {9 + 4k} \left( L \right)\end{array} \right.\)\( \Leftrightarrow x =  \pm \sqrt[4]{{9 + 4k}}\) hay \(\left( * \right)\) có hai nghiệm phân biệt.

+) Nếu \(9 + 4k = 0 \Leftrightarrow k =  - \dfrac{9}{4}\) thì \(\left( * \right) \Leftrightarrow {x^4} = 0 \Leftrightarrow x = 0\) hay \(\left( * \right)\) có nghiệm duy nhất.

+) Nếu \(9 + 4k < 0 \Leftrightarrow k <  - \dfrac{9}{4}\) thì \(\left( * \right)\) vô nghiệm.

Vậy: +) \(k =  - \dfrac{9}{4}\) : (C) và (P) có một điểm chung là \(\left( {0; - \dfrac{9}{4}} \right)\)

+) \(k >  - \dfrac{9}{4}\):  (C) và (P) có hai giao điểm.

+) \(k <  - \dfrac{9}{4}\) : (C) và (P) không cắt nhau.