ĐGNL ĐHQG Hà Nội - Tư duy định lượng - Bài toán về đồ thị hàm số bậc hai

Dễ thấy rằng đồ thị của (P) có đỉnh đặt trên đường thẳng y = 1 và hệ số m < 0..

Do đó, phương trình của (P) có dạng \[y = m{\left( {x - u} \right)^2} + 1\,\,(m < 0)\](P) đi qua các điểm A(2;0), B(−2;−8) nên có hệ phương trình

\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{m{{(2 - u)}^2} + 1 = 0}\\{m{{( - 2 - u)}^2} + 1 = - 8}\end{array}} \right. \Rightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{m = - \frac{1}{{{{(2 - u)}^2}}}}\\{m = - \frac{9}{{{{( - 2 - u)}^2}}}}\end{array}} \right. \Rightarrow \Rightarrow - \frac{1}{{{{\left( {2 - u} \right)}^2}}} = - \frac{9}{{{{\left( { - 2 - u} \right)}^2}}}\)

\[ \Rightarrow {\left( {u + 2} \right)^2} = 9{\left( {2 - u} \right)^2} \Leftrightarrow 8{u^2} - 40u + 32 = 0 \Leftrightarrow \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{u = 1}\\{u = 4}\end{array}} \right.\]

\( \Leftrightarrow \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{u = 1}\\{m = - 1\left( {tm} \right)}\end{array}} \right.}\\{\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{u = 4}\\{m = - \frac{1}{4}\left( {tm} \right)}\end{array}} \right.}\end{array}} \right.\)

Từ đây có hai phương trình (P) thỏa mãn là\[y = - {x^2} + 2x,\,\,\,y = - \frac{1}{4}{x^2} + 2x - 3\]

Suy ra \[{a^2} + {b^2} + {c^2} = 5\]  hoặc \[{a^2} + {b^2} + {c^2} = \frac{{209}}{{16}}\]

Đáp án cần chọn là: D

Dễ thấy rằng phương trình hoành độ giao điểm có hai nghiệm phân biệt vì a.c= 1.(−1) < 0 và hai giao điểm có cùng tung độ và có hoành độ đối xứng với nhau qua trục đối xứng \[x = \frac{{{m^2} + 1}}{2}\]

Từ đây suy ra \[T = {x_1} + {x_2} = {m^2} + 1 \ge 1\,\,\forall m\]

Suy ra \[{T_{\min }} = {\left( {{x_1} + {x_2}} \right)_{\min }} = 1\] và đạt được khi m = 0 .

Đáp án cần chọn là: C

Có: \[{\rm{\Delta '}} = {\left( {m + 1} \right)^2} - 1 = m\left( {m + 2} \right)\]

Phương trình có hai nghiệm phân biệt ⇔\[m(m + 2) >0 \Leftrightarrow \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{m >0}\\{m < - 2}\end{array}} \right.\]Khi đó dạng đồ thị hàm số \[y = {x^2} - 2\left( {m + 1} \right)x + 1\] chỉ có thể là:

Quan sát đồ thị ta thấy:  

Yêu cầu bài toán tương đương \[f\left( 0 \right).f\left( 1 \right) < 0 \Leftrightarrow 1.\left( { - 2m} \right) < 0 \Leftrightarrow m >0\]</>

Kết hợp điều kiện có hai nghiệm phân biệt ta được m >0

Đáp án cần chọn là: A

Yêu cầu bài toán tương đương tìm giá trị của m để đồ thị hàm số

\[\left( P \right):y = 2{x^2} - 2\left( {m + 1} \right)x + {m^2} - 2m + 4\] luôn nằm phía trên trên trục hoành.

Suy ra với giá trị x₀ thì giá trị nhỏ nhất của hàm số đã cho lớn hơn hoặc bằng 0.

Parabol có hệ số a = 2 >0  nên có bề lõm hướng lên trên đạt GTNN tại đỉnh parabol \[x = \frac{{m + 1}}{2}\]

Điều này tương đương với \[y\left( {\frac{{m + 1}}{2}} \right) \ge 0\]

\[ \Leftrightarrow 2{\left( {\frac{{m + 1}}{2}} \right)^2} - 2\left( {m + 1} \right)\left( {\frac{{m + 1}}{2}} \right) + {m^2} - 2m + 4 \ge 0\]

\[ \Leftrightarrow \frac{1}{2}({m^2} - 6m + 7) \ge 0 \Leftrightarrow \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{m \ge 3 + \sqrt 2 }\\{m \le 3 - \sqrt 2 }\end{array}} \right.\]

Đáp án cần chọn là: C

Ta có  \[f\left( {x - 1} \right) = {\left( {x - 1} \right)^2} + 2\left( {x - 1} \right) - 3 = {x^2} - 4\]

Với trục đối xứng \[x = - \frac{b}{{2a}} = - 1\] và hệ số \[a = 1 >0\] thì hàm số đồng biến trên \[\left( { - 1;\,\, + \infty } \right)\]

Biến đối \[f\left( x \right) = {x^2} + 2x - 3 = {\left( {x + 1} \right)^2} - 4 \ge - 4\] ⇒ GTNN của hàm số là −4 < 0

Dễ thấy \[f\left( x \right) = m \Leftrightarrow {\left( {x + 1} \right)^2} = m + 4\] nên để phương trình có nghiệm thì \[m + 4 \ge 0 \Leftrightarrow m \ge - 4\]

Đáp án cần chọn là: D

Trục đối xứng  \[x = - \frac{b}{{2a}} = - \frac{m}{2}\]

Với hệ số a = 1 >0 thì hàm số đã cho đồng biến trên \[\left( { - \frac{m}{2};\,\, + \infty } \right)\]

Vậy để hàm số luôn đồng biến trên \[\left( {1;\,\, + \infty } \right)\]  thì \[ - \frac{m}{2} \le 1 \Leftrightarrow m \ge - 2\]

Đáp án cần chọn là: B

Hàm số đã cho đạt giá trị lớn nhất tại \[x = - \frac{b}{{2a}} = 1\] Khi đó \[\max y = f\left( 1 \right) = m - 4\]

Để \[\max y = 6\]  thì \[m - 4 = 6 \Leftrightarrow m = 10\]

Đáp án cần chọn là: B

Xét phương trình hoành độ giao điểm \[{x^2} - 2x + m - 1 = 0\,\,\left( * \right)\]

Để đồ thị hàm số \[y = {x^2} - 2x + m - 1\] cắt trục hoành tại hai điểm phân biệt có hoành độ dương thì phương trình (*) có 2 nghiệm dương phân biệt.

\( \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{\Delta \prime >0}\\{S >0}\\{P >0}\end{array}} \right. \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{1 - m + 1 >0}\\{2 >0}\\{m - 1 >0}\end{array}} \right. \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{m < 2}\\{m >1}\end{array}} \right. \Leftrightarrow 1 < m < 2\)

Đáp án cần chọn là: C

Điểm\[A\left( {{x_0};\,\,{y_0}} \right)\] là điểm cố định của họ (Pm) khi và chỉ khi

\[{y_0} = {x_0}^2 + (2 - m){x_0} + 3m \Leftrightarrow x_0^2 + 2{x_0} - {y_0} - m({x_0} - 3) = 0,\forall m\]

\( \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{x_0^2 + 2{x_0} - {y_0} = 0}\\{{x_0} - 3 = 0}\end{array}} \right. \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{{x_0} = 3}\\{{y_0} = 15}\end{array}} \right.\)

Suy ra A(3;15).

Đáp án cần chọn là: A

Ta có :

\[{\left( {\frac{a}{b} + \frac{b}{a}} \right)^2} = \frac{{{a^2}}}{{{b^2}}} + 2\frac{a}{b}.\frac{b}{a} + \frac{{{b^2}}}{{{a^2}}} = \frac{{{a^2}}}{{{b^2}}} + \frac{{{b^2}}}{{{a^2}}} + 2 \Rightarrow \frac{{{a^2}}}{{{b^2}}} + \frac{{{b^2}}}{{{a^2}}} = {\left( {\frac{a}{b} + \frac{b}{a}} \right)^2} - 2\]

Biến đổi biểu thức P về dạng

\[P = 3{\left( {\frac{a}{b} + \frac{b}{a}} \right)^2} - 6 - 8\left( {\frac{a}{b} + \frac{b}{a}} \right) = 3{\left( {\frac{a}{b} + \frac{b}{a}} \right)^2} - 8\left( {\frac{a}{b} + \frac{b}{a}} \right) - 6\]

Đặt \[t = \frac{a}{b} + \frac{b}{a} \Rightarrow {t^2} = {\left( {\frac{a}{b} + \frac{b}{a}} \right)^2}\]

Áp dụng bất đẳng thức \[{\left( {x + y} \right)^2} \ge 4xy\,\,\forall x,y\] với hai số \[\frac{a}{b}\]  và \[\frac{b}{a}\] ta có :

\[{t^2} = {(\frac{a}{b} + \frac{b}{a})^2} \ge 4\frac{a}{b}.\frac{b}{a} = 4 \Leftrightarrow |t| \ge 2 \Leftrightarrow \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{t \ge 2}\\{t \le - 2}\end{array}} \right.\]

Biểu thức P trở thành \[P = 3{t^2} - 8t - 6\]Trục đối xứng \[x = - \frac{b}{{2a}} = \frac{4}{3}\] và hệ số \[a = 3 >0.\]

Suy ra hàm số \[f\left( t \right) = 3{t^2} - 8t - 6\]  nghịch biến trên khoảng \[\left( { - \infty ;\frac{4}{3}} \right)\] và đồng biến trên khoảng \[\left( {\frac{4}{3}; + \infty } \right)\]BBT :

Từ đây suy ra hàm số f(t) đạt giá trị nhỏ nhất tại t = 2

Ta có f(2 )= −10.

Vậy minP = minf(t) = −10.

Đáp án cần chọn là: D

Khoảng cách từ chân cổng đến trục đối xứng Oy là\[\frac{8}{2} = 4\] Hoành độ 2 chân cổng là −4 và 4.

Tung độ chân cổng là \[y = \frac{{ - 1}}{2}{.4^2} = - 8\]

Chiều cao của cổng là \[\left| { - 8} \right| = 8m\]

Đáp án cần chọn là: A

Bước 1:

Gọi hai điểm chân cổng là \[A\left( {{x_A};{y_A}} \right)\] và \[B\left( {{x_B};{y_B}} \right)\] thì ta có \[{y_A} = {y_B}\] và \[\left| {{x_A}} \right| = \left| {{x_B}} \right|.\]

Vì d = 4 nên \[\left| {{x_A}} \right| = \left| {{x_B}} \right| = 2.\]

Bước 2: Tính h

Vậy \[h = \left| {{y_A}} \right| = \left| { - \frac{1}{2}x_A^2} \right| = \left| { - \frac{1}{2}{{.2}^2}} \right| = 2\,\left( m \right).\]