Bài 12 trang 17 SGK Đại số và Giải tích 12 Nâng cao

Đề bài

Bài 12. Tìm cực trị của các hàm số sau:

a) \(y = x\sqrt {4 - {x^2}} \)              b) \(y = \sqrt {8 - {x^2}} \)

c) \(y = x - \sin 2x + 2\)      d) \(y = 3 - 2\cos x - \cos 2x\)

Hướng dẫn giải

a) Tập xác định: \(D = \left[ { - 2;2} \right]\)

\(y' = \sqrt {4 - {x^2}}  + x.{{ - x} \over {\sqrt {4 - {x^2}} }} = {{4 - {x^2} - {x^2}} \over {\sqrt {4 - {x^2}} }} = {{4 - 2{x^2}} \over {\sqrt {4 - {x^2}} }}\)

\(y' = 0 \Leftrightarrow 4 - 2{x^2} = 0 \Leftrightarrow x =  \pm \sqrt 2 \)

\(y\left( { - \sqrt 2 } \right) =  - 2;y\left( {\sqrt 2 } \right) = 2\)

Hàm số đạt cực tiểu tại điểm \(x =  - \sqrt 2 \); giá trị cực tiểu \(y\left( { - \sqrt 2 } \right) =  - 2\)

Hàm số đạt cực đại tại điểm \(x = \sqrt 2 \); giá trị cực đại \(y\left( {\sqrt 2 } \right) = 2\)

b) TXĐ: \(D = \left[ { - 2\sqrt 2 ;2\sqrt 2 } \right]\)

\(y' = {{ - x} \over {\sqrt {8 - {x^2}} }};\,y' = 0 \Leftrightarrow x = 0;\,y\left( 0 \right) = 2\sqrt 2 \)

Bảng biến thiên:

Hàm số đạt cực đại tại điểm \(x=0\), giá trị cực đại \(y\left( 0 \right) = 2\sqrt 2 \)

c) Áp dụng quy tắc 2.

TXĐ: \(D=\mathbb R\)

\(\,y' = 1 - 2\cos 2x;y' = 0 \Leftrightarrow \cos 2x = {1 \over 2} = \cos {\pi  \over 3} \Leftrightarrow x =  \pm {\pi  \over 6} + k\pi ,k \in {\mathbb {Z}}\)

\(y'' = 4\sin 2x\)

* Ta có: \(y''\left( {{\pi  \over 6} + k\pi } \right) = 4\sin \left( { - {\pi  \over 3}} \right) =  - 2\sqrt 3  < 0\)

Do đó hàm số đạt cực đại tại các điểm \(x =  - {\pi  \over 6} + k\pi ,k \in {\mathbb{Z}}\); giá trị cực đại

\(y\left( { - {\pi  \over 6} + k\pi } \right) =  - {\pi  \over 6} + k\pi  + {{\sqrt 3 } \over 2} + 2\)

 \(y''\left( {{\pi  \over 6} + k\pi } \right) = 4\sin \left( {{\pi  \over 3}} \right) = 2\sqrt 3  > 0\).

Do đó hàm số đạt cực tiểu tại các điểm \(x = {\pi  \over 6} + k\pi ,k \in {\mathbb{Z}}\); giá trị cực tiểu:

\(y\left( {{\pi  \over 6} + k\pi } \right) = {\pi  \over 6} + k\pi  - {{\sqrt 3 } \over 2} + 2\)

d) Áp dụng quy tắc 2.

\(\,y' = 2\sin x + 2\sin 2x = 2\sin x\left( {1 + 2\cos x} \right);\)

\(y' = 0 \Leftrightarrow \left[ \matrix{
\sin x = 0 \hfill \cr
\cos x = - {1 \over 2} \hfill \cr} \right. \Leftrightarrow \left[ \matrix{
x = k\pi \hfill \cr
x = \pm {{2\pi } \over 3} + 2k\pi ,k \in {\mathbb{Z}} \hfill \cr} \right.\)

\(y'' = 2\cos x + 4\cos 2x.\)
 \(y''\left( {k\pi } \right) = 2\cos k\pi  + 4\cos 2k\pi  = 2\cos k\pi  + 4 > 0\) với mọi \(k \in {\mathbb{Z}}\)

Do đó hàm số đã cho đạt cực tiểu tại các điểm \(x = k\pi \), giá trị cực tiểu:

\(y\left( {k\pi } \right) = 3 - 2\cos k\pi  - \cos 2k\pi  = 2 - 2\cos k\pi \)

 \(y''\left( { \pm {{2\pi } \over 3} + k2\pi } \right) = 2\cos {{2\pi } \over 3} + 4\cos {{4\pi } \over 3} = 6\cos {{2\pi } \over 3} =  - 3 < 0.\)

Do đó hàm số đã cho đạt cực đại tại các điểm \(x =  \pm {{2\pi } \over 3} + k2\pi ,k \in {\mathbb{Z}}\); giá trị cực đại:

\(y\left( { \pm {{2\pi } \over 3} + k2\pi } \right) = 3 - 2\cos {{2\pi } \over 3} - \cos {{4\pi } \over 3} = {9 \over 2}\).