Chuyên đề Tiếp tuyến của hàm số - Trương Trọng Nhân
II. Tiếp tuyến tại một điểm của đồ thị:
Ý nghĩa hình học của đạo hàm:
Đạo hàm của hàm số y f x = ( ) tại điểm x0 là hệ số góc của tiếp tuyến của đồ thị
hàm số đó tại điểm
M x f x 0 0 0 ( , ( )). (điểm M x f x 0 0 0 ( , ( )) gọi là tiếp điểm)
Khi đó tiếp tuyến của đồ thị tại điểm M x f x 0 0 0 ( , ( )) có phương trình
y f x x x f x = − + ′( )( ) ( ) 0 0 0
∗ Lưu ý: Để viết được phương trình tiếp tuyến tại điểm M x f x 0 0 0 ( , ( )) ta cần
có 3 số liệu:
0
0 0
0
(1)
(2) ( )
(3) ( )
x
y f x
f x
=
′
Các dạng bài tập:
A. Dạng 1: Cho trước hoành độ của tiếp điểm x0
Cách giải:
1) Tính y0 ( thế x x = 0 vào y f x = ( )được y f x 0 0 = ( ))
2) Tính y f x ′ ′ = ( ) suy ra hệ số góc của tiếp tuyến k f x = ′( ) 0
3) Thay vào phương trình tiếp tuyến
y f x x x f x = − + ′( )( ) ( ) 0 0 0
Ví dụ:
Bài 1. Cho f x x mx m ( ) 5 = + − − 4 2 với m = −2 hãy viết phương trình tiếp
tuyến của đường cong tại điểm trên có hoành độ x = 2
Giải
Với m = −2 hàm số trở thành y f x x x = = − − ( ) 2 3 4 2
k = Vậy phương trình tiếp tuyến tại B(7,4) là 0 0 ( ) 7 ( 7) 4 6 7 25 6 6 y k x x y x x = − + = − + = − Vấn đề 8: TIẾP TUYẾN CỦA HÀM SỐ Trương Trọng Nhân_ĐHToán 06A Trang 64 C. Dạng 3: Cho trước hệ số góc k của tiếp tuyến. Cách giải: 1) Tính ( )y f x′ ′= 2) Giải phương trình 0 ( )k f x′= tìm 0 x 3) Thay 0 x thay vào hàm số đã cho để tìm 0 y 4) Tiếp tuyến tại 0 0 ( , )A x y có phương trình 0 0 ( )y k x x y= − + Chú ý: 1) Phương trình tiếp tuyến song song với y ax b= + có hệ số góc k a= 2) Phương trình tiếp tuyến vuông góc với y ax b= + có hệ số góc 1 k a = − Ví Dụ: Bài 1. Viết phương trình tiếp tuyến song song với đường thẳng y x= − của đồ thị hàm số 2 1 1 x x y x − − = + Giải Ta có ( ) 2 2 2 1 x x y x + ′ = + Tiếp tuyến có hệ số góc bằng -1 ( ) 2 2 2 2 1 1 2 4 1 0 2 1 2 2 1 2 x x x x x x x + − = + ⇔ + + = = − + ⇒ = − − ° Với 2 1 21 3 2 2 x y − = − + ⇒ = ta được phương trình tiếp tuyến 0 0 ( ) 2 1 2 ( 1 ) 3 2 2 4 2 2 y k x x y y x y x = − + − ⇔ =− + − + ⇔ =− − + ° Với 2 1 21 3 2 2 x y + = − − ⇒ =− ta được phương trình tiếp tuyến Vấn đề 8: TIẾP TUYẾN CỦA HÀM SỐ Trương Trọng Nhân_ĐHToán 06A Trang 65 0 0 ( ) 2 1 2 ( 1 ) 3 2 2 4 2 2 y k x x y y x y x = − + + ⇔ =− + + − ⇔ =− − − Bài 2. Cho đường cong 3y x= . Viết phương trình tiếp tuyến với đồ thị của hàm số biết a) Tiếp tuyến song song với đường thẳng 3 5y x= + b) Tiếp tuyến vuông góc với đường thẳng 1 1 12 y x= − + Giải a) Tiếp tuyến song song với đường thẳng 3 5y x= + . Vậy hệ số góc của tiếp tuyến 3k = 0 2 0 2 0 0 0 ( ) 3 3 3 1 1 1 f x x x x x ′⇔ = ⇔ = ⇔ = =⇔ = − ° Với 0 0 1 1x y= ⇒ = , ta được phương trình tiếp tuyến là 3 2y x= − ° Với 0 0 1 1x y= − ⇒ = − , ta được phương trình tiếp tuyến là 3 2y x= − b) Tiếp tuyến vuông góc với đường thẳng 1 1 12 y x= − + . Vậy hệ số góc của tiếp tuyến là 12k = 0 2 0 2 0 0 0 ( ) 12 3 12 4 2 2 f x x x x x ′⇔ = ⇔ = ⇔ = =⇔ = − ° Với 0 0 2 8x y= ⇒ = , ta được phương trình tiếp tuyến là 12( 2) 8 12 4 y x y x = − + ⇔ = − ° Với 0 0 2 8x y=− ⇒ =− , ta được phương trình tiếp tuyến là 12( 2) 8 12 4 y x y x = + − ⇔ = + Vấn đề 8: TIẾP TUYẾN CỦA HÀM SỐ Trương Trọng Nhân_ĐHToán 06A Trang 66 Bài 3. Cho hàm số 2 3 4 1 x x a y x + + = + . Với những giá trị nào của a thì đồ thị hàm số có tiếp tuyến vuông góc với đường phân giác thứ nhất Giải Ta có 2 2 2 3 4 ( 1) x x a y x + + − ′ = + Tiếp tuyến vuông góc với giác góc thứ nhất 1y x k= ⇒ =− 2 2 2 2 3 4 1 ( 1) 2 2 2 0 x x a x x x a + + − ⇔ = − + ⇔ + + − = Điều kiện tồn tại tiếp tuyến 0 1 2 2 0 1 2 a a ′∆ ≥ ′⇔ ∆ = − + ≥ ⇔ ≥ Bài 4. Cho hàm số 3 22 3 5y x x= − + a) Tìm các điểm trên đồ thị mà tiếp tuyến tại đó song song với đường thẳng 8 3 y x= b) Xác định k để trên đồ thị có ít nhất một điểm mà tiếp tuyến tại đó vuông góc với đường thẳng y kx= Giải a) Ta có 26 6y x x′ = − Tiếp tuyến song song với đường thẳng 8 3 y x= 2 0 0 2 0 0 0 0 8 6 6 3 9 9 4 0 4 3 1 3 x x x x x x ⇒ = − ⇔ − − = = ⇔ = − Vậy các điểm trên đồ thị mà tiếp tuyến tại đó song song với đường thẳng 8 3 y x= là : 4 119 1 114( , );( , ) 3 27 3 27 − b) Nếu tiếp tuyến vuông góc với đường thẳng y kx= 2 16 6x x k ⇒ − =− Vấn đề 8: TIẾP TUYẾN CỦA HÀM SỐ Trương Trọng Nhân_ĐHToán 06A Trang 67 2 16 6 0x x k ⇔ − + = Điều kiện có nghiệm : 1 9 6 0 0 2 3 k k k ′∆ = − ≥ < ⇔ ≥ D. Dạng 4: Cho trước một điểm thuộc ( )∆ (tiếp tuyến đi qua điểm A cho trước. Cách giải: 1) Thiết lập phương trình ( )∆ theo 0x 0 0 0 ( ) : '( )( ) ( )y f x x x f x∆ = − + 2) Thay tọa độ điểm A vào ( )∆ (phương trình có ẩn là 0x . Giải tìm 0x 3) Thay 0 x vào ( )f x tìm 0 ( )f x Thay 0 x vào ( )f x′ tìm 0 ( )f x′ 4) Thay các giá trị vào phương trình tiếp tuyến : 0 0 0 ( ) : ( )( ) ( )y f x x x f x′∆ = − + . Ví Dụ: Bài 1. Cho hàm số 21 2 4 y x x= − + . Chứng minh rằng từ điểm 7( ,0) 2 A ta vẽ được hai tiếp tuyến với ( C ) và hai tiếp tuyến này vuông góc với nhau . Giải Gọi 2 0 0 0 1 ( , 2) 4 M x x x− + là tiếp điểm của tiếp tuyến với đồ thị ( C ) . Với 2 0 1 1 1 2 1 1 4 2 2 y x x y x k x′= − + ⇒ = − ⇒ = − Tiếp tuyến tại điểm M với đồ thị có phương trình 0 0 0 0 1 1 ( 1)( ) 2 2 4 y x x x x x= − − + − + Tiếp tuyến qua 7( ,0) 2 A ta có : 2 0 0 0 0 2 0 0 0 0 1 7 1 0 ( 1)( ) 2 2 2 4 7 6 0 1 6 x x x x x x x x = − − + − + ⇔ − + = =⇒ = Vấn đề 8: TIẾP TUYẾN CỦA HÀM SỐ Trương Trọng Nhân_ĐHToán 06A Trang 68 ° Với 0 0 0 5 1 1 ( ) ; ( ) 4 2 x f x f x′= ⇒ = = − Phương trình tiếp tuyến thứ nhất là : 1 5 ( 1) 2 4 1 7 2 4 y x y x = − − + ⇔ =− + ° Với 0 0 0 6 ( ) 5; ( ) 2x f x f x′= ⇒ = = Phương trình tiếp tuyến thứ hai là : 2( 5) 5 2 5 y x y x = − + ⇔ = − Ta có : + Tiếp tuyến thứ nhất có hệ số góc 1 1 2 k = − + Tiếp tuyến thứ nhất có hệ số góc 2 2k = Nên ta xét : 1 2 1 . .2 1 2 k k = − = − Vậy hai tiếp tuyến này vuông góc với nhau Bài 2. Cho hàm số 3 23 2y x x= − + có đồ thị là đường cong ( C ) . Viết phương trình tiếp tuyến với ( C ) biết tiếp tuyến đi qua (0,3)A . Giải Gọi 3 2 0 0 0 ( , 3 2)M x x x− + là tiếp điểm của tiếp tuyến với đồ thị ( C ). Với 3 2 2 2 0 0 0 3 2 3 6 ( ) 3 6 y x x y x x f x k x x ′= − + ⇒ = − ′⇒ = = − Phương trình tiếp tuyến tại M với ( C ) là : 2 3 2 0 0 0 0 0 (3 6 )( ) 3 2y x x x x x x= − − + − + Tiếp tuyến đi qua (0,3)A , ta có : 2 3 2 0 0 0 0 0 3 2 0 0 2 0 0 0 2 0 0 0 0 3 (3 6 ) 3 2 2 3 1 0 ( 1)(2 1) 0 ( 1) (2 1) 0 1 1 2 x x x x x x x x x x x x x x = − − + − + ⇔ − + = ⇔ − − − = ⇔ − + = = ⇒ = − ° Với 0 0 0 1 ( ) 0; ( ) 3x f x f x′= ⇒ = = − Phương trình tiếp tuyến thứ nhất là Vấn đề 8: TIẾP TUYẾN CỦA HÀM SỐ Trương Trọng Nhân_ĐHToán 06A Trang 69 3( 1) 0 3 3 y x y x = − − + ⇔ =− + ° Với 0 0 0 1 9 15 ( ) ; ( ) 2 8 4 x f x f x′= − ⇒ = = Phương trình tiếp tuyến thứ hai là 15 1 9 ( ) 4 2 8 15 3 4 y x y x = + + ⇔ = + E. Dạng 5: Tiếp tuyến chung của 1 ( ) : ( )C y f x= , 2 ( ) : ( )C y g x= Cách giải: 1) Phương trình tiếp tuyến của 1 ( )C tại điểm 1 1 1 ( , ( ))M x f x 1 1 1 1 ( ) : ( )( ) ( )y f x x x f x′∆ = − + 1 1 1 1 1 1 ( ) ( ) ( ) a b y f x x f x x f x′ ′⇒ = − + 2) Phương trình tiếp tuyến của 2 ( )C tại điểm 2 2 2 ( , ( ))M x f x 2 2 2 2 ( ) : ( )( ) ( )y g x x x f x′∆ = − + 2 2 2 2 2 2 ( ) ( ) ( ) a b y g x x g x x f x′ ′⇒ = − + 3) Tiếp tuyến chung của 1 ( ) : ( )C y f x= và 2 ( ) : ( )C y g x= là đường thẳng 1 ( )∆ trùng 2 ( )∆ 1 2 1 2 a a b b =⇔ = là hệ phương trình 2 ẩn 1 2 ,x x , giải ra 1 2 ,x x thay vào 1 ( )∆ ta được phương trình tiếp chung cần tìm III. Mở rộng: Điều kiện tiếp xúc của hai đồ thị Định nghĩa: Giả sử hai hàm số f và g có đạo hàm tại 0 x . Ta nói hai đồ thị 1 ( ) : ( )C y f x= , 2 ( ) : ( )C y g x= tiếp xúc với nhau tại 0 0 ( , )M x y nếu M là một điểm chung của chúng và hai đò thị có tiếp tuyến chung tại điểm M . Điểm M được gọi là tiếp điểm. Định lí: Hai đồ thị 1 ( ) : ( )C y f x= và 2 ( ) : ( )C y g x= tiếp xúc với nhau khi và chỉ khi hệ phương trình ( ) ( ) ( ) ( ) f x g x f x g x = ′ ′ = Có nghiệm và nghiệm 0 x x= của hệ phương trình trên là hoành độ tiếp điểm. Khi đó 0 ( )f x′ là hệ số góc của tiếp tuyến chung. Vấn đề 8: TIẾP TUYẾN CỦA HÀM SỐ Trương Trọng Nhân_ĐHToán 06A Trang 70 Trường hợp đặc biệt: Viết phương trình tiếp tuyến của ( C ) đi qua 1 1 ( , )A x y cho trước Cách giải: 1) Viết phương trình đường thẳng đi qua 1 1 ( , )A x y với hệ số góc là k tùy ý . 1 1 ( ) : ( )y k x x y∆ = − + 2) ( )∆ là tiếp tuyến của ( )C khi và chỉ khi hệ sau có nghiệm (hay k là nghiệm của hệ): 1 1 ( ) ( ) (1) ( ) (2) f x k x x y f x k = − +⇔ ′ = Giải ra tìm nghiệm x k⇒ (thế(2) vào (1) ) 3) Thay k vừa tìm vào 1 1 ( ) : ( )y k x x y∆ = − + ta được phương trình tiếp tuyến của ( )C đi qua A . Chú ý: ° Giải hệ này bằng phương pháp thế: Thế (2) vào (1) giải ra nghiệm x sau đó thế vào (2) tìm k . Thế vào ( )∆ có tiếp tuyến cần tìm. ° Nghiệm x là hoành độ tiếp điểm đề chưa cho. ° Nghiệm k là hệ số góc cần tìm. ° Tìm tung độ của tiếp điểm bằng cách thay nghiệm x vào y . ° Nếu hệ vô nghiệm, thì không có tiếp tuyến nào của ( )C đi qua A . Ví Dụ: Bài 1. Cho hàm số 2 2(2 )y x= − . Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số biết tiếp tuyến đi qua điểm (0,4)A . Giải Phương trình đường thẳng đi qua (0,4);( ) : 4A py kx∆ = + . ( )∆ là tiếp tuyến của đồ thị khi và chỉ khi hệ sau có nghiệm 4 2 3 4 4 4 (1) 4 8 (2) x x kx x x k − + = +⇔ − = Thay k ở (2) vào (1) ta được : 4 2 34 4 (4 8 ) 4x x x x x− + = − + 2 2(3 4) 0x x⇔ − = 0 2 3 2 3 x x x = ⇔ = = − Vấn đề 8: TIẾP TUYẾN CỦA HÀM SỐ Trương Trọng Nhân_ĐHToán 06A Trang 71 ° Với 0 0x k= ⇒ = . Ta được phương trình tiếp tuyến là : ( ) : 4y∆ = ° Với 2 16 3 3 3 x k= ⇒ = − . Ta được phương trình tiếp tuyến là : 16 ( ) : 4 3 3 y x∆ =− + ° Với 2 16 3 3 3 x k= − ⇒ = . Ta được phương trình tiếp tuyến là : 16 ( ) : 4 3 3 y x∆ = + Bài 2. Viết phương trình tiếp tuyến vẽ từ 23( , 2) 9 A − đến đồ thị hàm số 3 23 2y x x= − + Giải Phương trình đường thẳng đi qua 23( , 2) 9 A − với k là hệ số góc tùy ý. 23 ( ) : ( ) 2 9 y k x∆ = − − ( )∆ là tiếp tuyến của đồ thị khi và chỉ khi hệ sau có nghiệm 3 2 2 23 3 2 ( ) 2 (1) 9 3 6 (2) x x k x x x k − + = − −⇔ − = Thay k ở (2) vào (1) ta được : 3 2 2 3 2 23 3 2 (3 6 )( ) 2 9 32
File đính kèm:
- 8 tiep tuyen.pdf