Trước khi bắt đầu
Một lỗi thường gặp là đã tìm được cực trị nhưng đề hỏi giá trị còn lời giải lại nêu vị trí. Vì vậy cần phân biệt rõ vị trí cực trị, giá trị cực trị và tọa độ điểm cực trị. Có thể xem lại cách tìm cực trị ở bài Cực trị và sự đổi dấu khi cần.
Cùng một cực trị, đề có thể hỏi những gì?
Giả sử hàm đạt cực tiểu tại $x=2$ và $f(2)=-15$.
- **Điểm cực tiểu của hàm số** là đầu vào $x=2$.
- **Giá trị cực tiểu** là đầu ra $-15$.
- **Điểm cực tiểu của đồ thị** có tọa độ $(2;-15)$.
Chỗ này dễ gây nhầm vì cả hai cách hỏi đều có từ “điểm”. Hãy đọc trọn cụm “của hàm số” hay “của đồ thị”: nhờ đó, ta biết cần viết một giá trị của biến hay một cặp tọa độ. Với điểm trên đồ thị, tọa độ thứ nhất gọi là hoành độ, tọa độ thứ hai là tung độ.
| Đề hỏi | Cần tìm | Dạng câu trả lời |
|---|---|---|
| Hàm đạt cực tiểu tại đâu? | $x_0$ | Một đầu vào |
| Giá trị cực tiểu bằng bao nhiêu? | $f(x_0)$ | Một giá trị hàm |
| Tọa độ điểm cực tiểu trên đồ thị? | $(x_0;f(x_0))$ | Một cặp có thứ tự |
| Có bao nhiêu điểm cực trị? | Số vị trí thực sự có cực trị | Một số đếm |
Sau khi tìm được vị trí cực trị, cần quay lại **hàm ban đầu** để tính giá trị. Đạo hàm giúp ta tìm vị trí và nhận biết cực đại hay cực tiểu; còn $f(x_0)$ mới là giá trị hàm ở vị trí ấy. Vì vậy, ta không lấy $f'(x_0)$ để thay cho $f(x_0)$.
Ví dụ mẫu 1 — Cùng một hàm, ba cách hỏi
Dùng lại hàm số $f(x)=x^3-12x+1$ ở ví dụ trước. Ta có $f'(x)=3(x+2)(x-2)$; dấu của đạo hàm lần lượt là $+,0,-,0,+$ qua hai mốc $-2$ và $2$. Vì vậy, hàm số đạt cực đại tại $x=-2$ và đạt cực tiểu tại $x=2$.
Thay các giá trị này vào hàm số ban đầu:
$$f(-2)=17,\qquad f(2)=-15.$$
Do đó:
| Câu hỏi | Trả lời |
|---|---|
| Điểm cực đại của hàm số | $x=-2$ |
| Giá trị cực đại | $17$ |
| Điểm cực đại của đồ thị | $(-2;17)$ |
| Điểm cực tiểu của hàm số | $x=2$ |
| Giá trị cực tiểu | $-15$ |
| Điểm cực tiểu của đồ thị | $(2;-15)$ |
Nếu đề hỏi tổng các giá trị cực trị thì tính $17+(-15)=2$. Nếu đề hỏi tổng các điểm cực trị của hàm số thì tính $-2+2=0$.
Thử: Tìm tọa độ
Đồ thị $y=-x^2+6x-2$ có điểm cực đại nào?
Đúng: cực đại tại $x=3$, giá trị hàm bằng $7$.
Phương án này có hai số $7$ và $3$ nhưng đảo thứ tự tọa độ. Ta viết hoành độ trước, rồi đến tung độ: $(3;7)$.
$0$ là giá trị đạo hàm, không phải giá trị hàm tại $3$.
Đây là giao điểm trục tung, không phải điểm cực đại.
Lời giải
A đúng. B đảo tọa độ; C dùng giá trị đạo hàm $0$ làm tung độ; D là giao điểm với trục tung, không phải điểm cực đại. Cặp đúng phải chứa cả vị trí lẫn giá trị tại vị trí đó.
Ví dụ mẫu 2 — Đừng đoán giá trị từ nghiệm đạo hàm
Cho $g(x)=x^2+4x-1$. Tìm tọa độ điểm cực tiểu của đồ thị.
**Bước 1:** $g'(x)=2x+4=2(x+2)$, bằng $0$ khi $x=-2$.
**Bước 2:** Với $x<-2$, đạo hàm âm; với $x>-2$, đạo hàm dương. Hàm liên tục nên cực tiểu tại $-2$.
**Bước 3:** Tính giá trị hàm:
$$g(-2)=(-2)^2+4(-2)-1=4-8-1=-5.$$
**Bước 4:** Đề yêu cầu tọa độ nên trả lời $(-2;-5)$.
Trả lời “$-2$” mới có hoành độ. Trả lời “$0$” là nhầm với $g'(-2)$. Trả lời “$(-5;-2)$” là đảo thứ tự tọa độ.
Có bảng dấu chưa chắc đã có giá trị cực trị
Nếu đề chỉ cho dấu đạo hàm, ta thường xác định được khoảng tăng/giảm và vị trí cực trị khi đủ điều kiện. Nhưng chưa chắc tìm được độ cao của đồ thị.
Ví dụ $a(x)=x^2$ và $b(x)=x^2+10$ có cùng đạo hàm $2x$. Cả hai cực tiểu tại $0$, nhưng giá trị cực tiểu lần lượt là $0$ và $10$. Muốn biết giá trị cần thêm công thức, giá trị tại điểm hoặc thông tin tương đương.
Nếu bảng cho cả hàng $f(x)$ có số tại mốc, đọc số đó. Nếu bảng chỉ có $f'(x)$, không tự lấy các số trên hàng $x$ làm giá trị hàm.
Thử: Từ bảng dấu, ta biết được những gì?
Hàm $u$ liên tục trên $\mathbb{R}$, có đạo hàm dương khi $x<2$, bằng $0$ tại $2$, âm khi $x>2$. Hãy nêu điểm cực đại của hàm số và cho biết có tính được giá trị cực đại từ dữ kiện này không.
Tung độ của điểm trên đồ thị là $u(2)$, không phải $u'(2)$; dữ kiện chưa cho $u(2)$.
Số $2$ là vị trí cực đại, không phải giá trị của hàm.
Bảng dấu đã xác định vị trí cực đại là $x=2$; chỉ tung độ còn thiếu.
Phương án dùng đúng dữ kiện, điều kiện và lập luận.
Lời giải
Điểm cực đại của hàm số là $x=2$. Chưa đủ dữ kiện tính $u(2)$. Ví dụ $-(x-2)^2$ và $-(x-2)^2+5$ cùng phù hợp dấu đã cho nhưng có giá trị cực đại khác nhau: $0$ và $5$.
Bài luyện 1
Cho $p(x)=x^2-8x+3$. Tìm điểm cực tiểu của hàm số, giá trị cực tiểu và tọa độ điểm cực tiểu của đồ thị.
Phương án dùng đúng dữ kiện, điều kiện và lập luận.
Vị trí và giá trị đã bị đổi chỗ; hoành độ phải viết trước tung độ.
Tung độ phải là $p(4)=-13$; số $0$ là giá trị đạo hàm.
Giải $2x-8=0$ cho $x=4$, không phải $-4$.
Lời giải
$p'=2x-8=2(x-4)$, âm trước $4$ và dương sau $4$. Vậy điểm cực tiểu là $4$. Tính $p(4)=16-32+3=-13$, nên giá trị cực tiểu $-13$, tọa độ $(4;-13)$. Nếu chỉ có một trong ba kết quả, đọc lại đủ ba yêu cầu.
Bài luyện 2
Hàm liên tục $q$ có đạo hàm đổi dấu từ âm sang dương tại $x=-1$ và biết $q(-1)=6$. Giá trị cực tiểu là $-1$, $0$ hay $6$? Giải thích.
Số $-1$ là vị trí; giá trị cực tiểu là giá trị hàm tại vị trí đó.
Giá trị đạo hàm không phải giá trị của hàm; đề đã cho $q(-1)=6$.
Đổi dấu từ âm sang dương cho cực tiểu, không phải cực đại.
Phương án dùng đúng dữ kiện, điều kiện và lập luận.
Lời giải
Giá trị cực tiểu bằng $6$ vì đó là $q(-1)$. Số $-1$ chỉ vị trí; không có căn cứ lấy $0$ làm giá trị hàm chỉ vì đang xét cực trị.
Bài luyện 3
Hai hàm $a(x)=x^2+2$ và $b(x)=x^2-4$ có cùng điểm cực tiểu không? Có cùng giá trị cực tiểu không?
Phương án dùng đúng dữ kiện, điều kiện và lập luận.
Cùng đạo hàm chỉ cho hai hàm sai khác một hằng số; giá trị cực tiểu vì thế có thể khác.
Các hằng số $2$ và $-4$ chỉ tịnh tiến đồ thị theo phương đứng; cả hai đỉnh vẫn có hoành độ $0$.
Thay $x=0$ cho các giá trị $2$ và $-4$; không hàm nào có giá trị cực tiểu bằng $0$.
Lời giải
Cùng điểm cực tiểu $0$, vì cả hai có đạo hàm $2x$ đổi từ âm sang dương qua $0$. Giá trị khác nhau: $a(0)=2$, $b(0)=-4$. Như vậy cùng dấu đạo hàm không bắt buộc cùng độ cao đồ thị.
Những điều cần nhớ
Trước khi tính, cần xác định đề hỏi vị trí, giá trị, tọa độ hay số lượng. Vị trí cực trị được tìm từ sự biến thiên; giá trị cực trị được tính bằng hàm số ban đầu; tọa độ điểm cực trị có dạng $(x_0;f(x_0))$. Nếu dữ kiện chỉ cho dấu của đạo hàm thì chưa đủ để suy ra giá trị của hàm số.
Bài tiếp theo trình bày cách kết nối công thức, bảng biến thiên và đồ thị.
Đang học