‹ Quay lại danh sách
📖 Bài 1
📚 TOÁN 12 — Chương 1. Ứng dụng đạo hàm để khảo sát và vẽ đồ thị hàm số 👁 lượt xem: 4

TÍNH ĐƠN ĐIỆU CỦA HÀM SỐ

1. Nhắc lại định nghĩa

Cho hàm số $y = f(x)$ xác định trên khoảng $K$.

Đồng biến (tăng) trên $K$: khi $x$ tăng thì $y$ cũng tăng. Với mọi $x_1, x_2 \in K$: $x_1 < x_2 \Rightarrow f(x_1) < f(x_2)$

Nghịch biến (giảm) trên $K$: khi $x$ tăng thì $y$ giảm. Với mọi $x_1, x_2 \in K$: $x_1 < x_2 \Rightarrow f(x_1) > f(x_2)$

Ghi nhớ hình ảnh: đồ thị đi lên (từ trái sang phải) → đồng biến; đồ thị đi xuống → nghịch biến.

2. Định lý cốt lõi — Mối liên hệ đạo hàm và tính đơn điệu

Đây là kiến thức quan trọng nhất, gần như mọi câu hỏi đều xoay quanh định lý này.

Cho hàm số $y = f(x)$ có đạo hàm trên khoảng $K$:

Dấu của $f'(x)$ trên $K$ Kết luận
$f'(x) > 0$ với mọi $x \in K$ $f(x)$ đồng biến trên $K$
$f'(x) < 0$ với mọi $x \in K$ $f(x)$ nghịch biến trên $K$
$f'(x) = 0$ với mọi $x \in K$ $f(x)$ không đổi (hàm hằng) trên $K$

Lưu ý quan trọng (mức vận dụng): nếu $f'(x) \geq 0$ trên $K$ và $f'(x) = 0$ chỉ tại hữu hạn điểm cô lập, thì $f(x)$ vẫn đồng biến trên $K$. Tương tự với nghịch biến ($f'(x) \leq 0$).

3. Quy tắc xét tính đơn điệu của hàm số (4 bước)

Quy trình làm bài cần thuộc lòng:

Tìm tập xác định $D$.

Tính đạo hàm $f'(x)$. Tìm các điểm mà $f'(x) = 0$ hoặc $f'(x)$ không xác định.

Lập bảng biến thiên: sắp xếp các điểm tìm được theo thứ tự tăng dần, xét dấu $f'(x)$ trên từng khoảng.

Kết luận các khoảng đồng biến, nghịch biến dựa vào dấu $f'(x)$.

4. Bảng biến thiên — công cụ thể hiện tính đơn điệu

Bảng biến thiên gồm 2 dòng: dòng giá trị $x$ (tăng dần từ trái sang phải) và dòng dấu $f'(x)$ cùng chiều biến thiên của $f(x)$ (ghi 'Tăng' khi đồng biến, 'Giảm' khi nghịch biến, thể hiện bằng mũi tên chéo trong vở).

Cách đọc bảng biến thiên (kỹ năng bắt buộc):

Dấu + → mũi tên đi lên (đồng biến); dấu - → mũi tên đi xuống (nghịch biến).

Khoảng đồng biến/nghịch biến viết dưới dạng khoảng mở, lấy các mốc $x$ làm hai đầu.

Tại các điểm $f'(x)$ đổi dấu, đó chính là điểm cực trị.

5. Liên hệ với cực trị

Tại điểm $x_0$, nếu $f'(x)$ đổi dấu khi $x$ đi qua $x_0$:

$f'(x)$ đổi dấu Kết luận tại $x_0$
Từ + sang – (đồng biến → nghịch biến) $x_0$ là điểm cực đại, $f(x_0)$ là giá trị cực đại
Từ – sang + (nghịch biến → đồng biến) $x_0$ là điểm cực tiểu, $f(x_0)$ là giá trị cực tiểu
Không đổi dấu $x_0$ không phải điểm cực trị.

Nhận biết trên đồ thị:

Điểm cực đại: đồ thị đi lên rồi đi xuống → đỉnh 'lồi lên' (như đỉnh núi).

Điểm cực tiểu: đồ thị đi xuống rồi đi lên → đáy 'lõm xuống' (như đáy thung lũng).

6. Ví dụ minh họa

Xét tính đơn điệu của hàm số $y = x^3 - 3x^2 + 2$.

Bước 1: $D = \mathbb{R}$

Bước 2: $y' = 3x^2 - 6x = 3x(x-2)$. Giải $y' = 0 \Leftrightarrow x = 0$ hoặc $x = 2$.

Bước 3: Bảng biến thiên:

$x$ $-\infty$   $0$   $2$ $+\infty$
$y'$   + $0$ - $0$ +
$y$   Tăng CĐ Giảm CT Tăng

Bước 4: Kết luận:

Hàm số đồng biến trên $(-\infty; 0)$ và $(2; +\infty)$

Hàm số nghịch biến trên $(0; 2)$

$x = 0$ là điểm cực đại; $x = 2$ là điểm cực tiểu (vì $f'$ đổi dấu tương ứng)

7. Các dạng bài thường gặp trong đề thi tốt nghiệp

Cho hàm số (biểu thức) → xét tính đơn điệu: áp dụng đúng quy trình 4 bước ở mục 3.

Cho bảng biến thiên có sẵn → đọc khoảng đồng biến/nghịch biến, xác định cực trị: chỉ cần đọc dấu mũi tên.

Cho đồ thị hàm số → nhận biết khoảng đồng biến/nghịch biến: nhìn đoạn đồ thị đi lên/đi xuống, xác định hoành độ hai đầu đoạn đó.

Cho đồ thị của hàm $y = f'(x)$ (không phải $f(x)$) → suy ra tính đơn điệu của $f(x)$: xét dấu $f'(x)$ dựa vào đồ thị nằm trên/dưới trục hoành, từ đó lập bảng biến thiên của $f(x)$.

Dạng 4 là dạng dễ nhầm lẫn nhất — cần phân biệt rõ đồ thị của $f$ và đồ thị của f'.

8. Những sai lầm học sinh hay mắc phải

Nhầm giữa đồ thị của $f(x)$ và đồ thị của $f'(x)$ khi bài cho đồ thị đạo hàm.

Viết khoảng đơn điệu bằng ngoặc vuông $[a;b]$ thay vì ngoặc tròn $(a;b)$ — khoảng đồng biến/nghịch biến là khoảng mở.

Kết luận điểm mà $f'(x) = 0$ luôn là cực trị — sai, phải kiểm tra $f'(x)$ có đổi dấu qua điểm đó hay không.

Quên xét tập xác định trước khi tính đạo hàm (đặc biệt với hàm phân thức, hàm căn).

9. Tóm tắt nhanh (học thuộc trước khi vào phòng thi)

$f'(x) > 0$ → đồng biến | $f'(x) < 0$ → nghịch biến

Cực trị = điểm $f'(x)$ đổi dấu

Quy trình: Tập xác định → Đạo hàm → Bảng biến thiên → Kết luận

Đọc bảng biến thiên/đồ thị: mũi tên lên = đồng biến, mũi tên xuống = nghịch biến, đỉnh = cực đại, đáy = cực tiểu