Chuyên đề Cực trị hàm số bậc 3 và Công thức tính nhanh cực trị

Cực trị hàm số bậc 3 là một dạng toán cơ bản nhưng quan trọng trong chương trình toán 12 và thi THPT Quốc Gia. Vậy cực trị hàm số bậc 3 là gì? Công thức tính nhanh cực trị hàm bậc 3? Lý thuyết và Bài tập về cực trị của hàm số bậc 3… Trong bài viết dưới đây, DINHNGHIA.VN sẽ giúp bạn tổng hợp kiến thức về chủ đề trên, cùng tìm hiểu nhé!

Cực trị của hàm số là gì?

Cho hàm số ( y= f(x) ) liên tục và xác định trên khoảng ( (a;b) ) và điểm ( x_0 in (a;b) )

• Hàm số ( f(x) ) đạt cực đại tại ( x_0 ) nếu tồn tại số ( h>0 ) sao cho ( f(x) < f(x_0) ) với mọi ( x in (x_0-h;x_0+h) ) và (x neq x_0)
• Hàm số ( f(x) ) đạt cực tiểu tại ( x_0 ) nếu tồn tại số ( h>0 ) sao cho ( f(x) > f(x_0) ) với mọi ( x in (x_0-h;x_0+h) ) và (x neq x_0)

Định lý:

Cho hàm số ( y=f(x) ) liên tục, xác định và có đạo hàm cấp 2 trên khoảng ( (a;b) ). Khi đó

• Nếu (left{begin{matrix} f'(x_0)=0\ f”(x_0)>0 end{matrix}right. Rightarrow) ( x_0 ) là điểm cực tiểu của hàm số ( f )
• Nếu (left{begin{matrix} f'(x_0)=0\ f”(x_0)<0 end{matrix}right. Rightarrow) ( x_0 ) là điểm cực đại của hàm số ( f )

Xem chi tiết >>> Cực trị của hàm số là gì? Cực trị của một số hàm số

Cực trị của hàm số bậc 3 là gì?

Cho hàm số bậc 3 ( y=f(x) = ax^3+bx^2+cx+d )

Đạo hàm ( y’=f’(x) = 3ax^2+2bx+c )

• Hàm số ( f(x) ) có cực trị (Leftrightarrow f(x) ) có cực đại và cực tiểu

(Leftrightarrow f'(x)=0) có hai nghiệm phân biệt (Leftrightarrow Delta ‘ =b^2-3ac >0)

• Hàm số ( f(x) ) không có cực trị ( Leftrightarrow Delta ‘ =b^2-3ac leq 0)

Bài tập về cực trị hàm đa thức bậc 3

Dạng 1: Tìm điểm cực trị hàm số bậc 3

Đây là dạng bài cơ bản nhất, chỉ cần sử dụng Định lý ở mục trên là có thể tìm được cực đại, cực tiểu của hàm số.

Ví dụ:

Tìm cực trị của hàm số : ( f(x) =x^3-3x^2-2 )

Cách giải:

Tập xác định (D=mathbb{R})

Ta có :

( f’(x) = 3x^2-6x =3x(x-2) )

Vậy (f'(x)=0 Leftrightarrow left[begin{array}{l}x=0\x=2end{array}right.)

Mặt khác :

( f’’(x) =6x-6 )

( Rightarrow f’’(0) =-6<0 Rightarrow ) hàm số đạt cực đại tại điểm ( (0;-2) )

( f’’(2) =6>0 Rightarrow ) hàm số đạt cực đại tại điểm ( (2;-6) )

Dạng 2: Tìm ( m ) để hàm số bậc 3 có 2 cực trị

Bài toán: Tìm ( m ) để hàm số ( y=f(x;m) =ax^3+bx^2+cx+d ) có ( 2 ) điểm cực trị với ( a,b,c,d ) là các hệ chứa ( m )

Cách làm:

• Bước 1: Tập xác định (D=mathbb{R}). Tính đạo hàm ( y’ = 3ax^2+2bx+c )
• Bước 2: Hàm số có ( 2 ) cực trị (Leftrightarrow Delta ‘ =b^2-3ac >0)
• Bước 3: Giải bất phương trình trên, tìm ra điều kiện của ( m )

Ví dụ:

Tìm ( m ) đề hàm số ( f(x) = y=2x^{3}+3(m-1)x^{2}+6(m-2)x – 1 ) có hai điểm cực trị

Cách giải:

Xét ( y=2x^{3}+3(m-1)x^{2}+6(m-2)x – 1 ) có tập xác định ( D=mathbb {R} )

Ta có :

( y’=6x^2+6(m-1)x+6(m-2) )

Để hàm số có hai cực trị thì ( y’=0 ) có hai nghiệm phân biệt

(Leftrightarrow x^2+(m-1)x+(m-2)=0) có hai nghiệm phân biệt

(Leftrightarrow Delta = (m-1)^2-4(m-2)>0)

(Leftrightarrow m^2-6m+9=(m-3)^2>0)

(Leftrightarrow m neq 3)

Dạng 3: Tìm ( m ) để hai cực trị thỏa mãn điều kiện

Bài toán: Tìm ( m ) để hàm số ( y=f(x;m) =ax^3+bx^2+cx+d ) có ( 2 ) điểm cực trị ( x_1;x_2 ) thỏa mãn điều kiện ( K ) với ( a,b,c,d ) là các hệ chứa ( m )

Cách làm:

• Bước 1: Tập xác định (D=mathbb{R}). Tính đạo hàm ( y’ = 3ax^2+2bx+c )
• Bước 2: Hàm số có ( 2 ) cực trị (Leftrightarrow Delta ‘ =b^2-3ac >0). Giải bất phương trình này tìm được ( m in D_1 )
• Bước 3: Gọi ( x_1;x_2 ) là hai nghiệm của phương trình ( y’=0 ). Theo Vi-ét ta có :

(left{begin{matrix} S=x_1+x_2=frac{-b}{3a}\ P=x_1.x_2=frac{c}{3a} end{matrix}right.)

• Bước 4: Biến đổi điều kiện yêu cầu của đề bài về dạng ( S ) và ( P ). Từ đó giải ra tìm được ( m in D_2 )
• Bước 5: Kết luận các giá trị của ( m ) thỏa mãn (m=D_1cap D_2)

Ví dụ:

Cho hàm số ( y= 4x^3+mx^2-3x ). Tìm ( m ) để hàm số đã cho có hai điểm cực trị ( x_1; x_2 ) thỏa mãn ( x_1=-4x_2 )

Cách giải:

Tập xác định (D=mathbb{R})

Đạo hàm : ( y’=12x^2+2mx-3 )

Để hàm số có hai cực trị thì phương trình ( y’=0 ) có hai nghiệm phân biệt

(Leftrightarrow Delta’=m^2+36 >0)

Điều này luôn đúng với mọi (m in mathbb{R})

Vậy ( y ) luôn có hai điểm cực trị có hoành độ ( x_1;x_2 ) thỏa mãn

(left{begin{matrix} x_1+x_2 = frac{-m}{6}\ x_1x_2=frac{-1}{4} end{matrix}right.) ( theo Vi-ét)

Vì ( x_1=-4x_2 ) nên thay vào hệ trên ta có :

(left{begin{matrix} -3x_2 = frac{-m}{6}\ -4x_2^2=frac{-1}{4} end{matrix}right.)

(Leftrightarrow left{begin{matrix} m=18x_2\ x_2^2=frac{1}{16} end{matrix}right.)

(Leftrightarrow left[begin{array}{l} left{begin{matrix} x_2=frac{1}{4}\ m=frac{9}{2} end{matrix}right.\ left{begin{matrix} x_2=frac{-1}{4}\ m=-frac{9}{2} end{matrix}right. end{array}right.)

Vậy (m=frac{9}{2}) hoặc (m=-frac{9}{2})

Công thức tính nhanh cực trị hàm bậc 3

Đây là một số công thức giúp chúng ta có thể giải quyết các bài toán trắc nghiệm một cách nhanh chóng mà không cần phải tính toán phức tạp.

Cho hàm số ( y= ax^3+bx^2+cx+d ) có hai điểm cực trị phân biệt là ( A,B ) . Khi đó:

• Phương trình đường thẳng ( AB ) :

(frac{2}{3}(c-frac{b^2}{3a})x+(d-frac{bc}{9a}))

Xem chi tiết >>> Phương trình đường thẳng đi qua 2 điểm cực trị hàm số bậc 3

• Độ dài đoạn thẳng ( AB ) :

(AB=sqrt{frac{4e(4e^2+1)}{a}}) với (e=frac{b^2-3ac}{9a})

Bài viết trên đây của DINHNGHIA.VN đã giúp bạn tổng hợp lý thuyết và bài tập về chuyên đề cực trị hàm số bậc 3 cũng như các phương pháp giải. Hy vọng những kiến thức trong bài viết sẽ giúp ích cho bạn trong quá trình học tập và nghiên cứu về chủ đề cực trị hàm số bậc 3. Chúc bạn luôn học tốt!

Xem thêm >>> Tìm m để hàm số có 3 cực trị: Lý thuyết và Các dạng bài tập