Cho hàm số y = f( x ) có đồ thị của hàm số y = f'( x ) như hình bên. Đặt g( x ) = 2f( x ) - ( x + 1)^2. Mệnh đề nào dưới đây đúng? A. g( 3 ) > g( - 3) > g( 1 ) . B. g( - 3 ) > g( 3 ) > g(

Hướng dẫn giải

Ta có \[g'\left( x \right) = 2f'\left( x \right) - 2\left( {x + 1} \right)\]

\[g'\left( x \right) = 0 \Leftrightarrow f'\left( x \right) = x + 1\]. Đây là phương trình hoành độ giao điểm của đồ thị hàm số \(f'\left( x \right)\) và đường thẳng d: \(y = x + 1\).

Dựa vào đồ thị ta thấy:\[g'\left( x \right) = 0 \Leftrightarrow f'\left( x \right) = x + 1 \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}x = 1\\x = \pm 3\end{array} \right.\]

Bảng biến thiên:

x	\( - \infty \)		–3		1		3		\( + \infty \)
\(g'\left( x \right)\)		–	0	+	0	–	0	+
\(g\left( x \right)\)	\( + \infty \)		\(g\left( { - 3} \right)\)		\(g\left( 1 \right)\)		\(g\left( 3 \right)\)		\( + \infty \)

Suy ra \(g\left( { - 3} \right) < g\left( 1 \right)\) và \(g\left( 3 \right) < g\left( 1 \right)\)

Gọi \({S_1}\), \({S_2}\) lần lượt là diện tích các hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hàm số \(f'\left( x \right)\), đường thẳng d: \(y = x + 1\) trên các đoạn \(\left[ { - 3;1} \right]\) và \(\left[ {1;3} \right]\) ta có:

+) Trên đoạn \(\left[ { - 3;1} \right]\) ta có \(f'\left( x \right) \ge x + 1\) nên\({S_1} = \int\limits_{ - 3}^1 {\left| {g'\left( x \right)} \right|dx} = \frac{1}{2}\int\limits_{ - 3}^1 {\left[ {f'\left( x \right) - \left( {x + 1} \right)} \right]dx} \).

+) Trên đoạn \(\left[ {1;3} \right]\) ta có \(f'\left( x \right) \le x + 1\) nên\({S_2} = \int\limits_1^3 {\left| {g'\left( x \right)} \right|dx} = \frac{1}{2}\int\limits_1^3 {\left[ {\left( {x + 1} \right)f'\left( x \right)} \right]dx} \).

Dựa vào đồ thị ta thấy \({S_1} > {S_2}\) nên ta có:

\(g\left( x \right)\left| \begin{array}{l}^1\\_{ - 3}\end{array} \right. > - g\left( x \right)\left| \begin{array}{l}^3\\_1\end{array} \right. \Leftrightarrow g\left( 1 \right) - g\left( { - 3} \right) > - g\left( 3 \right) + g\left( 1 \right) \Leftrightarrow g\left( 3 \right) > g\left( { - 3} \right)\).

Vậy\(g\left( 1 \right) > g\left( 3 \right) > g\left( { - 3} \right)\).

Chọn D.