Giải bài tập Toán 12 Bài 2: Giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của hàm số
1. Định nghĩa
HĐ1 trang 15 Toán 12 Tập 1: Cho hàm số với , có đồ thị như Hình 1.15.
a) Giá trị lớn nhất M của hàm số trên đoạn là bao nhiêu? Tìm sao cho .
b) Giá trị nhỏ nhất m của hàm số trên đoạn là bao nhiêu? Tìm sao cho .
Lời giải:
a) Giá trị lớn nhất của đồ thị hàm số trên đoạn là .
Với thì .
b) Giá trị nhỏ nhất của đồ thị hàm số trên đoạn là .
Với thì .
Luyện tập 1 trang 17 Toán 12 Tập 1: Tìm giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất (nếu có) của các hàm số sau:
a) ;
b) trên khoảng .
Lời giải:
a) Tập xác định của hàm số là .
Với ta có: ,
Lập bảng biến thiên của hàm số trên đoạn :
5
Từ bảng biến thiên ta thấy: .
b) Với ta có:
Ta có:
Lập bảng biến thiên của hàm số trên :
Vậy hàm số không có giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất trên .
2. Cách tìm giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của hàm số trên một đoạn
HĐ2 trang 17 Toán 12 Tập 1: Xét hàm số trên đoạn , với đồ thị như Hình 1.16.
a) Tìm giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của hàm số trên đoạn .
b) Tính đạo hàm f’(x) và tìm các điểm mà .
c) Tính giá trị của hàm số tại hai đầu mút của đoạn và tại các điểm x đã tìm ở câu b. So sánh số nhỏ nhất trong các giá trị này với , số lớn nhất trong các giá trị này với .
Lời giải:
a) Nhìn vào đồ thị ta thấy, trên đoạn ta có:
+ Giá trị lớn nhất của hàm số là .
+ Giá trị nhỏ nhất của hàm số là .
b)
Vậy thì .
c) Ta có:;
Do đó, số nhỏ nhất trong các giá trị này là , số lớn nhất trong các giá trị này là 1.
Ta thấy: , .
Luyện tập 2 trang 18 Toán 12 Tập 1: Tìm giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của các hàm số sau:
a) trên đoạn ;
b) trên đoạn .
Lời giải:
a) Ta có:
Do đó, hàm số đồng biến trên .
Ta có:
Do đó,
b) Ta có:
(thỏa mãn )
Do đó,
Vận dụng trang 18 Toán 12 Tập 1: Giả sử sự lây lan của một loại virus ở một địa phương có thể được mô hình hóa bằng hàm số trong đó N là số người bị nhiễm bệnh (tính bằng trăm người) và t là thời gian (tuần).
a) Hãy ước tính số người tối đa bị nhiễm bệnh ở địa phương đó.
b) Đạo hàm N’(t) biểu thị tốc độ lây lan của virus (còn gọi là tốc độ truyền bệnh). Hỏi virus sẽ lây lan nhanh nhất khi nào?
Lời giải:
a) Với ta có:
Ta có:
Do đó, số người tối đa bị nhiễm bệnh ở địa phương là 256 người trong 12 tuần đầu.
b) Hàm số biểu thị tốc độ độ lây lan của virus là:
Đặt , với
Ta có:
Do đó, virus sẽ lây lan nhanh nhất khi (tuần thứ 4).
Bài tập
Bài 1.10 trang 19 Toán 12 Tập 1: Tìm giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất (nếu có) của các hàm số sau:
a) ;
b) trên ;
c) trên ;
d) .
Lời giải:
a) Ta có: với mọi số thực x.
Dấu “=” xảy ra khi .
Do đó, , hàm số không có giá trị nhỏ nhất.
b) GTLN, GTNN của trên
Ta có:
Bảng biến thiên:
Do đó, , hàm số không có giá trị lớn nhất.
c) Ta có:
(do )
Do đó, , hàm số không có giá trị lớn nhất trên .
d) Tập xác định của hàm số là:
Do đó,
Bài 1.11 trang 19 Toán 12 Tập 1: Tìm giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất (nếu có) của các hàm số sau:
a) ;
b) ;
c) ;
d) .
Lời giải:
a)
Do đó,
b) Ta có:
Bảng biến thiên:
Do đó, , hàm số không có giá trị nhỏ nhất.
c) Tập xác định của hàm số là:
(thỏa mãn)
Bảng biến thiên:
Hàm số không có giá trị lớn nhất,
d) Tập xác định của hàm số là .
Do đó,
Bài 1.12 trang 19 Toán 12 Tập 1: Tìm giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất (nếu có) của các hàm số sau:
a) trên đoạn ;
b) trên đoạn ;
c) trên đoạn ;
d) trên đoạn .
Lời giải:
a) Ta có: (thỏa mãn)
Do đó,
b) Ta có: (do )
Do đó,
c) Ta có:
Mà
Do đó,
d)
(do )
Do đó,
Bài 1.13 trang 19 Toán 12 Tập 1: Trong các hình chữ nhật có chu vi là 24cm, hãy tìm hình chữ nhật có diện tích lớn nhất.
Lời giải:
Gọi chiều dài của hình chữ nhật là x (cm, )
Chiều rộng của hình chữ nhật là
Diện tích của hình chữ nhật là:
Đặt
Bảng biến thiên:
Do đó, trong các hình có cùng chu vi thì hình chữ nhật có diện tích lớn nhất là .
Bài 1.14 trang 19 Toán 12 Tập 1: Một nhà sản xuất muốn thiết kế một chiếc hộp có dạng hình hộp chữ nhật không có nắp, có đáy là hình vuông và diện tích bề mặt bằng như Hình 1.17. Tìm các kích thước của chiếc hộp sao cho thể tích của hộp là lớn nhất.
Lời giải:
Hình hộp trên có độ dài cạnh đáy là x (cm, ) và chiều cao là h (cm, )
Diện tích bề mặt của hình hộp là nên
Thể tích của hình hộp là:
Ta có: (do )
Bảng biến thiên:
Do đó, thể tích của hình hộp là lớn nhất khi độ dài cạnh đáy cm
Khi đó, chiều cao của hình hộp là: .
Bài 1.15 trang 19 Toán 12 Tập 1: Một nhà sản xuất cần làm ra những chiếc bình có dạng hình trụ với dung tích . Mặt trên và mặt dưới của bình được làm bằng vật liệu có giá 1,2 nghìn đồng/, trong khi mặt bên của bình được làm bằng vật liệu có giá 0,75 nghìn đồng/. Tìm các kích thước của bình để chi phí vật liệu sản xuất mỗi chiếc bình là nhỏ nhất.
Lời giải:
Gọi bán kính đáy của bình là x (cm, )
Chiều cao của bình là:
Chi phí để sản xuất một chiếc bình là: (nghìn đồng)
Để chi phí sản xuất mỗi chiếc bình là thấp nhất thì T(x) là nhỏ nhất.
(thỏa mãn)
Bảng biến thiên:
Để chi phí sản xuất mỗi chiếc bình là nhỏ nhất thì bán kính đáy của bình là và chiều cao của bình là:
Xem thêm các bài giải bài tập Toán lớp 12 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:
Bài 1. Tính đơn điệu và cực trị của hàm số
Bài 2. Giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của hàm số
Bài 3. Đường tiệm cận của đồ thị hàm số
Bài 4. Khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị của hàm số
Bài 5. Ứng dụng đạo hàm để giải quyết một số vấn đề liên quan đến thực tiễn
Bài tập cuối chương 1
Lý thuyết Giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của hàm số
1. Định nghĩa
Khái niệm GTLN, GTNN của hàm số
Cho hàm số y = f(x) xác định trên tập D. – Số M là giá trị lớn nhất của hàm số y = f(x) trên tập D nếu f(x) M với mọi và tồn tại sao cho = M. Kí hiệu M = hoặc M = – Số m là giá trị nhỏ nhất của hàm số y = f(x) trên tập D nếu f(x) m với mọi và tồn tại sao cho = m. Kí hiệu m = hoặc m = |
Ví dụ: Tìm GTLN, GTNN của hàm số
Tập xác định của hàm số là
Ta có:
0; dấu bằng xảy ra khi , tức x = -1 hoặc x = 1.
Do đó
; dấu bằng xảy ra khi , tức x = 0.
Do đó
2. Cách tìm giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của hàm số trên một đoạn
Giả sử y = f(x) là hàm số liên tục trên và có đạo hàm trên (a;b), có thể trừ ra tại một số hữu hạn điểm mà tại đó hàm số không có đạo hàm. Giả sử chỉ có hữu hạn điểm trong đoạn mà đạo hàm f’(x) = 0. Các bước tìm GTLN và GTNN của hàm số f(x) trên đoạn : M = ; m = |
Ví dụ: Tìm GTLN và GTNN của hàm số trên đoạn
Ta có: hoặc (vì )
y(0) = 3; y(4) = 195; y() = -1
Do đó: ;